FR2954988A1 - Procede de surveillance de l'activite et des chutes de personnes par analyse de la position spatio-temporelle de leur tronc et dispositif associe - Google Patents

Abstract

Le procédé consiste à disposer d'une part dans la zone de surveillance (1) un émetteur récepteur UWB micro-ondes ou ultra-sons (2) et d'autre part sur la personne (5) des antennes UWB passives ou actives (3), à proximité de leur tronc, idéalement au niveau de leurs épaules, de leur ventre ou thorax (ou dans le dos) pour définir une forme géométrique (segments, triangle...). L'émetteur UWB envoi un signal vers la zone de surveillance dans laquelle se trouve la personne munie de ces antennes qui vont renvoyer chacune un signal identifié qui permettra au récepteur UWB de reconstituer la dite forme géométrique à un moment donné. Par comparaison de cette forme par rapport à un état précédent, il est ainsi possible d'identifier certains évènements comme par exemple une activité anormale ou une chute pour envoyer une alerte via le téléphone ou un GSM à un centre de secours. Ces antennes peuvent également permettre de mesurer une température ou un rythme cardiaque qui, associés avec la position, confortent la nécessité d'une alerte d'un service spécialisé. Ces antennes peuvent par exemple être fixées sur un vêtement comme un T-shirt soit par transfert thermique ou par broderie ou couture.

Description

-1- Procédé de surveillance de l'activité et des chutes de personnes par analyse de la position spatio-temporelle de leur tronc et dispositif associé

La présente invention a pour objets un procédé de surveillance de l'activité de personnes par analyse de la position spatio-temporelle de leur tronc et son dispositif associé en vue d'avertir un centre de secours en cas de chute ou d'activité anormale. Il est connu que les personnes malades, âgées ou présentant des problèmes cardiaques ou des difficultés de mobilité... présentent un risque accru de chute. Jusqu'à présent, lorsque ces personnes étaient victimes d'une chute chez elles, un long moment pouvait se passer avant que les secours n'interviennent. Les conséquences d'une prise en charge tardive sont considérables d'une part pour la personne elle-même qui pouvait en garder des séquelles irréversibles voire en mourir et d'autre part pour la société puisque rien qu'aux USA, 6% des dépenses totales des hôpitaux sont dues aux chutes et ont coûté près de 20 milliards $ en 2000. Des dispositifs portables de détection de chute des personnes voient le jour un peu partout dans le monde mais n'apportent pas satisfaction. Les dispositifs de détection de chute basés sur des accéléromètres qui sont mis au poignet des personnes ne peuvent donner satisfaction car de nombreux faux positifs apparaissent : coup donné à la montre, brusque mouvement de la main (pour les personnes atteintes de la maladie de Parkinson)... D'autre part, la plupart du temps, les dispositifs de détection de chute utilisent un seul point de mesure sur la personne. Quelque soit l'endroit où l'appareil est situé (poignet, ceinture, cou...), il ne permet absolument pas de réellement connaître la position de la personne (couchée, debout, inclinée, avachie...). Dans ces conditions, de nombreux faux positifs ou absence d'alerte apparaissent et sont le véritable frein à l'exploitation de la détection de la chute des personnes âgées maintenues à leur domicile. Le brevet EP 1128349A1, décrit un appareil de détection de chute basé sur la mesure d'impact et de la situation (verticale ou horizontale) de la personne. Il ne permet donc pas d'analyser l'ensemble de l'activité d'une personne et de surcroît est affecté par des faux positifs comme par exemple lorsque la personne heurte un meuble ou donne un coup sur le dispositif. Le brevet américain US7479890 décrit un dispositif de détection de chute par accéléromètres en 3 dimensions mais n'apporte pas de changement notable au problème des faux positifs. Le brevet FR2886532 décrit lui aussi un dispositif basé sur des accéléromètres et magnétomètres portés par une personne mais ne permet pas un réel positionnement du tronc et là encore, l'unicité de l'appareil conduit à des faux positif et des absences d'alertes. Le brevet US20080064508 décrit un procédé basé sur un accéléromètre disposé au sol limitant la zone de surveillance et rendant aussi toute chute dans un fauteuil invisible. 2954988 -2- Il n'existe donc pas à ce jour de procédé permettant une alerte fiable d'une chute. Le procédé objet de la présente demande pour surveiller dans une zone (1) l'activité ou la chute d'une personne (5) est basé sur l'analyse de la position spatio-temporelle de son tronc et consiste à disposer sur ou à proximité (épaule...) du tronc de la personne au 5 moins deux antennes (3), ayant leur propre signature (forme d'onde spécifique), distantes d'au moins 5 cm et formant au moins un segment, pour émettre ou renvoyer un signal vers un émetteur récepteur (2) déporté, couplé avec une centrale de mesure et de traitement du signal permettant de réaliser la dite analyse par positionnement du dit segment à un instant t. On peut ainsi définir précisément la position spatiale du tronc 10 d'une personne à un instant donné et ce de façon périodique avec un intervalle de temps très court pour permettre de mesurer d'une part la situation de la personne et sa vitesse ou accélération afin de déterminer si elle fait une chute ou présente une activité anormale de façon bien plus fiable qu'avec un seul point de mesure sur la personne. La personne ne porte donc pas d'accéléromètre sur elle mais des antennes et c'est un 15 émetteur/récepteur UWB (ultra large bande), microondes ou ultrasons, déporté et couplé à une centrale de mesure et de traitement du signal qui se chargera d'analyser la position de ces antennes et donc les mouvements précédent ou lors d'une chute. L'émetteur/récepteur envoie un signal UWB (ultra large bande) vers les dites antennes afin qu'elles réémettent un signal caractéristique permettant l'identification et la 20 localisation de celles-ci. Les antennes peuvent également être actives et envoyer un signal vers le récepteur fixe. La centrale de mesure analyse la position du segment par Time Domain Reflection (analyse du temps de parcours des ondes) via les antennes. Le signal UWB peut être dans la gamme microondes comprise entre 0,1 GHz et 50 GHz, ou dans la gamme des ultrasons comprise entre 10 KHz et 1 MHz. 25 Pour permettre de définir la position du tronc de la personne (5), on dispose donc sur celle-ci des antennes passives (3) qui vont recevoir un signal et le réémettre avec une signature spécifique permettant l'identification de chaque antenne ou des antennes actives qui vont pouvoir émettre un signal distinct. Dans une disposition privilégiée de la présente invention, deux antennes sont disposées 30 au niveau des épaules de la personne. Par exemple, les antennes passives de type surfacique par exemple comme les antennes de RFID (identification par radio fréquence) sont imprimées ou brodées sur un vêtement comme un T-shirt. Le très faible coût de ces antennes permet d'envisager de les disposer sur plusieurs vêtements afin que la personne puisse en changer facilement. 35 Les deux antennes définissent ainsi un segment horizontal dont la position et l'évolution dans l'espace informeront de l'état de la personne. -3 Pour rendre le système encore plus fiable, une troisième antenne (6) est disposée autour du cou de la personne (5) pour définir un triangle avec les 2 premières antennes (3), affinant ainsi la position, dans les 3 dimensions, du tronc de la personne. De surcroît, cette troisième antenne, qui reste à demeure autour du cou, va permettre à la personne d'ôter exceptionnellement son vêtement muni des 2 premières antennes pour prendre par exemple une douche. Dans ce cas, la 3ème antenne (6) peut-être munie d'un système actif qui va s'enclencher dès l'éloignement des 2 premières antennes pour entrer dans un mode spécifique de fonctionnement dit de sécurité. Dans le cas d'une 3ème antenne entièrement passive, la centrale de mesure pourra se mettre automatiquement en mode de sécurité par analyse de l'éloignement des 2 premières antennes. Tout mouvement suspect dans cette configuration alertera la centrale de mesure. Le cas d'une utilisation avec la seule 3ème antenne aura certes les mêmes inconvénients que les autres procédés décrits dans les brevets précités mais cela n'affectera qu'une partie très faible de la vie de la personne (quand elle prend une douche ou se change). Cette troisième antenne est disposée sur le tronc de la personne et préférentiellement autour du cou, pour former un triangle avec les 2 premières antennes ce qui permet d'améliorer encore l'image de la position du tronc de la personne. La troisième antenne peut aussi disposer d'un système d'appel d'urgence. Avantageusement, la troisième antenne dispose d'un système de modification de sa signature, lorsque les deux premières antennes ne sont pas portées, la centrale de mesure de l'activité bascule en mode de sécurité par la mesure de la seule 3ème antenne. Des antennes supplémentaires peuvent également être disposées en plusieurs endroits de la zone où l'on surveille la personne afin de créer des points de repère spatial et ainsi mieux positionner le tronc de la personne.

Par conformation spécifique des antennes, le signal transmis dans une antenne peut aussi être dépendant de la température et du rythme cardiaque de la personne pour informer sur son état de santé. En effet, la propagation surfacique des ondes dans l'antenne étant dépendante des propriétés des matériaux à proximité, le signal en sera modifié en fonction de la température du corps ou du flux sanguin (rythme cardiaque).

Le dispositif comprend donc des antennes (3) capables de réémettre un signal UWB et fixées sur le tronc d'une personne (5), ou des antennes actives qui envoient directement un signal identifié, au moins une antenne (6) à demeure sur la personne, un émetteur/récepteur UWB microondes ou ultrasons (2), une centrale de mesure en time domain reflection, un logiciel de traitement du signal qui déclenche une alerte sonore, visuelle..., un système de renvoi d'alarme téléphonique ou GSM et éventuellement des antennes (4) positionnées en des points fixes de la zone où surveiller (1) la personne pour améliorer le calcul de la position de celle-ci.