FR3120514A1 - Dispostif de suivi d’une personne en utilisant des mesures d’activité contextualisées - Google Patents

Dispostif de suivi d’une personne en utilisant des mesures d’activité contextualisées Download PDF

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Abstract

Dispositif (1) de surveillance de l’état d’un utilisateur dans un environnement, comportant : un module nomade (10), destiné à être porté par l’utilisateur comportant un capteur d’activité et une unité de traitement pour établir un signal d’état (Ss) à partir d’un signal d’activité généré par le capteur d’activité ;des balises (20), réparties dans l’environnement, configurées pour adresser un signal d’émission (Se) vers le module nomade (10) par la liaison sans fil à courte portée ; le dispositif étant caractérisé en ce que : l’unité de traitement (15) est configurée pour établir un signal de position (Sp) en fonction d’au moins une distance entre le module nomade et une balise ;l’unité de transmission (16) est configurée pour transmettre le signal d’état (Ss) et le signal de position (Sp) à l’unité centrale (30).

Description

Dispostif de suivi d’une personne en utilisant des mesures d’activité contextualisées
Le domaine technique de l’invention est le suivi d’une personne en utilisant des mesures d’activités exercées par la personne couplées à une information de position de la personne à l’intérieur d’un bâtiment.
ART ANTERIEUR
Les objets connectés courants bénéficient de technologies de connectivité pouvant être mises à profit dans des applications liées à la santé. Un exemple d’application récent concerne des applications permettant de détecter une proximité avec une personne qui s’avère, ultérieurement, contaminée par un virus. Ce type d’application s’est montré particulièrement efficace dans les pays dans lesquels elle était largement utilisée, par exemple en Corée du Sud.
Par ailleurs, il existe une demande croissante pour le soin à domicile, cette demande émanant à la fois de patients et des autorités de santé, afin d’optimiser la durée de séjour en milieu hospitalier. Le maintien à domicile, ou dans des infrastructures non hospitalières, de certaines personnes malades, ou souffrant d’un handicap, ou âgées suppose qu’une surveillance appropriée soit envisagée. On assiste à un développement rapide de dispositifs connectés, permettant de transmettre des données liées à l’activité physique ou physiologique de personnes depuis leur lieu d’habitation, qu’il s’agisse d’une habitation privée ou d’une structure d’accueil spécialisée.
On sait par ailleurs que les systèmes classiques de géolocalisation, par exemple de type GPS, peuvent manquer de fiabilité lorsqu’on se trouve à l’intérieur d’un bâtiment. De plus, la consommation de ce type de dispositif est élevée, ce qui nécessite une batterie de capacité élevée ou une recharge fréquente. A ce jour, l’information de localisation d’une personne n’est guère utilisée dans des dispositifs permettant la transmission de données physiologiques d’une personne.
L’invention s’inscrit dans ce cadre. Elle propose un dispositif, dont la mise en œuvre permet de suivre à distance une évolution de l’état d’un utilisateur, et prenant en compte sa position, en particulier la position à l’intérieur d’un bâtiment.
Un premier objet de l’invention est un dispositif de surveillance de l’état d’un utilisateur, l’utilisateur occupant un environnement, le dispositif comportant :
  • un module nomade, destiné à être porté par l’utilisateur;
  • des balises, réparties dans l’environnement, configurées pour adresser un signal d’émission vers le module nomade par une liaison sans fil à courte portée ;
le module nomade comportant :
  • une unité de liaison sans fil à courte portée, configurée pour recevoir au moins un signal d’émission émis par au moins une balise, et de préférence une pluralité de signaux d’émission respectivement émis par une pluralité de balises ;
  • une unité de télémétrie, configurée pour estimer, en différents instants de mesure, une distance entre le module nomade et chaque balise dont le signal d’émission est reçu par le module nomade ;
  • au moins un capteur d’activité de l’utilisateur, configuré pour établir un signal d’activité représentatif d’une activité de l’utilisateur à chaque instant de mesure ;
  • une unité de traitement, configurée pour générer un signal d’état à partir d’au moins un signal d’activité mesuré par le capteur d’activité;
  • une unité de transmission, configurée pour transmettre le signal d’état à une unité centrale;
le dispositif étant caractérisé en ce que :
  • l’unité de traitement est configurée pour établir un signal de position en fonction d’au moins une distance estimée par l’unité de télémétrie, à chaque instant de mesure, le signal de position étant représentatif d’une position de l’utilisateur par rapport à l’environnement ;
  • l’unité de transmission est configurée pour transmettre le signal d’état et le signal de position établis, à chaque instant de mesure, à l’unité centrale, de façon à permette une mémorisation, par l’unité centrale, du signal d’état et du signal de position établis à chaque instant de mesure.
Le capteur d’activité peut comporter au moins :
  • un capteur de mouvement ;
  • et/ou un capteur d’activité cardiaque ;
  • et/ou un capteur d’activité musculaire ;
  • et/ou un capteur d’activité cérébrale ;
  • et/ou un capteur de pression artérielle ;
  • et/ou un capteur d’un analyte.
Selon un mode de réalisation, au moins une balise est une balise d’intimité, le dispositif étant programmé de telle sorte que lorsque le module nomade, recevant un signal d’émission émis par la balise d’intimité, est disposé à une distance de la balise d’intimité inférieure à une distance seuil, aucun signal d’état n’est transmis par le module nomade à l’unité centrale.
L’unité de télémétrie est de préférence configurée pour estimer une distance entre le module nomade et au moins une balise en fonction d’une intensité ou d’une puissance du signal d’émission adressé par la balise au module nomade.
L’unité de télémétrie est de préférence configurée pour estimer plusieurs distances entre le module nomade et respectivement plusieurs balises en fonction de signaux d’émission transmis respectivement par chaque balise vers le module nomade. L’unité de traitement peut alors être configurée de telle sorte que le signal de position correspond à une position du module nomade par rapport à plusieurs balises. Selon une possibilité, le signal de position est ou comporte une liste de distances estimées entre le module nomade et chaque balise.
Selon un mode de réalisation, l’unité de traitement est configurée pour :
  • estimer un état de l’utilisateur, parmi plusieurs états prédéterminés, à partir d’au moins un signal d’activité établi par le capteur d’activité ;
  • générer le signal d’état en fonction de l’état de l’utilisateur estimé.
L’état de l’utilisateur peut être représentatif d’une activité physique pratiquée par l’utilisateur à l’instant de mesure, ou d’un état de stress de l’utilisateur à l’instant de mesure, ou d’un état physiologique de l’utilisateur à l’instant de mesure.
Selon un mode de réalisation, le signal d’état correspond au signal d’activité, éventuellement prétraité, résultant du capteur d’activité ou de chaque capteur d’activité. Le signal d’état peut être obtenu en associant ou en combinant le signal d’activité résultant de différents capteurs d’activités. Le signal d’état peut être égal au signal d’activité.
La liaison courte portée peut notamment être une liaison dont la portée est inférieure à 50 mètres ou à 30 mètres.
Selon un mode de réalisation :
  • au moins une balise comporte un capteur d’ambiance, configuré pour mesurer une température et/ou un niveau sonore et/ou un niveau de lumière ;
  • la balise est configurée pour transmettre un signal d’ambiance, dépendant de la mesure effectuée par le capteur d’ambiance, au module nomade;
  • l’unité de traitement est programmée pour assigner un niveau d’ambiance, dépendant du signal d’ambiance, à chaque signal d’état.
Selon ce mode de réalisation, l’unité centrale collecte, à chaque instant de mesure, le signal de position, le signal d’état et le niveau d’ambiance.
Un deuxième objet de l’invention est un procédé de suivi d’un état d’un utilisateur d’un dispositif selon le premier objet de l’invention, l’utilisateur étant placé dans un environnement, l’utilisateur portant le module nomade du dispositif, plusieurs balises du dispositif étant réparties dans l’environnement, le procédé comportant, en au moins un instant de mesure :
  1. mesure d’une activité de l’utilisateur, à l’aide d’un capteur d’activité du module nomade;
  2. génération d’un signal d’état à partir de l’activité mesurée par un ou chaque capteur d’activité ;
  3. estimation d’une distance entre le module nomade et au moins une balise ;
  4. à partir de la distance ou de chaque distance résultant de c), détermination d’un signal de position représentatif d’une position de l’utilisateur dans l’environnement ;
  5. transmission du signal d’état et du signal de position de l’utilisateur, déterminés à chaque instant de mesure, à une unité centrale.
L’unité centrale est différente du module nomade.
Au moins une balise peut être fixe dans l’environnement. De préférence, plusieurs balises sont réparties de façon fixe dans l’environnement.
Selon une possibilité, une balise peut être portée par une tierce personne, différente de l’utilisateur.
Selon une possibilité,
  • l’environnement comporte un objet, susceptible d’être au contact de l’utilisateur ou manipulé par l’utilisateur ;
  • au moins une balise est fixée sur l’objet.
Selon une possibilité, au moins une balise est une balise d’intimité, le dispositif étant programmé de telle sorte que lorsque le module nomade, communiquant avec la balise d’intimité, est disposé à une distance de la balise d’intimité inférieure à une distance seuil, aucun signal d’état n’est transmis par le module nomade à l’unité centrale.
Selon une possibilité,
  • au moins une balise comporte un capteur d’ambiance, configuré pour mesurer une température et/ou un niveau sonore et/ou un niveau de lumière,
  • la balise est configurée pour transmettre, au module nomade, un signal d’ambiance, dépendant de la mesure effectuée par le capteur d’ambiance ;
  • l’unité de traitement est programmée pour assigner un niveau d’ambiance, dépendant du signal d’ambiance, au signal d’état transmis à l’unité centrale.
L’unité centrale peut être présente dans l’environnement ou distante de l’environnement.
L’environnement est de préférence un lieu destiné à être habité par l’utilisateur. Il peut s’agir d’un lieu de travail. L’environnement correspond de préférence à tout ou partie d’un bâtiment d’habitation ou d’un bâtiment destiné à une activité de travail.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exposé des exemples de réalisation présentés, dans la suite de la description, en lien avec les figures listées ci-dessous.
FIGURES
La schématise les principaux composants d’un dispositif selon l’invention.
La montre un exemple de répartition de balises dans un environnement, l’environnement étant une habitation.
La montre un signal d’activité produit par un accéléromètre lorsque l’utilisateur évolue dans une grande pièce. Sur la , l’axe des abscisses correspond au temps (unité : milliseconde ms) et l’axe des ordonnées correspond à l’accélération (unité : milli-g).
La montre un signal d’activité produit par un accéléromètre lorsque l’utilisateur évolue dans une petite pièce. Sur la , l’axe des abscisses correspond au temps (unité :milliseconde ms) et l’axe des ordonnées correspond à l’accélération (unité : milli-g).
La schématise les principales étapes d’un procédé de mise en œuvre du dispositif représenté sur la .
La représente une puissance d’un signal émis par une balise et reçu par un module nomade. L’axe des abscisses correspond au temps (unité : secondes) et l’axe des ordonnées correspond à la puissance reçue par le module nomade (unité : dB).
La représente une estimation d’une distance entre le module nomade et la balise, la distance étant calculée en fonction du signal représenté sur la . L’axe des abscisses correspond au temps (unité : secondes) et l’axe des ordonnées correspond à distance estimée (unité : mm).
Les figures 5A à 5E sont des boites à moustaches (usuellement désignées par le terme anglosaxon box plot) montrant la variabilité d’une période moyenne de cycle de marche (usuellement désignée par le terme anglosaxon step time), mesurée par des modules nomades respectivement portés par deux utilisateurs de test : utilisateur 1 et utilisateur 2. L’axe des abscisses désigne l’utilisateur et l’axe des ordonnées correspond à une unité temporelle (ms).
[Fg. 6] Les figures 6A à 6C sont également des boites à moustaches (box plot) représentant une variabilité d’une durée pour s’asseoir sur une chaise, ou «sit time » (figure 6A), d’une durée pour se lever d’une chaise « stand time » (figure 6B) ou d’une durée pour s’asseoir et se relever « sit to stand time » (figure 6C). Sur chaque figure, l’axe des abscisses désigne le type de chaise. 1 : chaise de hauteur 39,5 cm – 2 : chaise de hauteur 51,5 cm - 3 : chaise de hauteur 59,5 cm – 4 : toutes chaises confondues. Sur chaque axe des ordonnées, l’unité est la milliseconde.
La illustre un parcours d’un utilisateur dans un environnement comportant deux balises référencées 201 et 202.
La montre la distance estimée entre le module nomade porté par l’utilisateur et la balise 201. L’axe des ordonnées correspond à la distance (unité : mm). L’axe des abscisses correspond au temps (unité : seconde).
La montre la distance estimée entre le module nomade porté par l’utilisateur et la balise 202. L’axe des ordonnées correspond à la distance (unité : mm). L’axe des abscisses correspond au temps (unité : seconde).
Les figures 7D, 7E et 7F sont des mesures résultant respectivement d’un accéléromètre, d’un gyroscope et d’un magnétomètre intégrés dans le module nomade. Sur chaque figure, l’axe des ordonnées représente la grandeur mesurée (unités : milli-g pour la , degrés par seconde pour la et Gauss pour la ). Sur chacune de ces figures, l’axe des abscisses correspond au temps (unité : seconde).
La illustre différentes positions d’un module nomade par rapport à une balise, une distance entre le module nomade et la balise ayant été mesurée dans chaque position.
La montre les distances estimées entre le module nomade et la balise (courbe a – axe des ordonnées de gauche – unité mm), ainsi que la puissance du signal reçue par le module nomade (courbe b – axe des ordonnées de droite). La courbe c représente les distances réelles. L’axe des abscisses représente le temps (unité seconde).
Les figures 9A à 9F sont des boites à moustaches (box plot) représentant une variabilité d’une durée de mouvements effectuées par un utilisateur de test. L’utilisateur a effectué les mouvements normalement ou en portant une charge de 5 Kg. Sur chaque figure, l’axe des abscisses correspond à la configuration de l’utilisateur (1 : configuration normale ; 2 : configuration avec port de charge). L’axe des ordonnées correspond à la durée (unité : ms).
La figure 9A correspond à une période moyenne de marche, sans contextualisation, l’utilisateur de test évoluant dans deux pièces différentes.
La figure 9B correspond à une durée pour se relever d’une chaise, sans contextualisation, l’utilisateur utilisant deux chaises différentes.
La figure 9C correspond à une période moyenne de marche, les mesures étant contextualisées, l’utilisateur de test évoluant dans une même pièce.
La figure 9D correspond à une période moyenne de marche, les mesures étant contextualisées, l’utilisateur de test évoluant dans une même pièce, différente de la pièce correspondant à la figure 9C.
La figure 9E correspond à une durée pour se relever d’une chaise, les mesures étant contextualisées, l’utilisateur de test utilisant une même chaise.
La figure 9F correspond à une durée pour se relever d’une chaise, les mesures étant contextualisées, l’utilisateur de test utilisant une même chaise, différente de la chaise correspondant à la figure 9E.
EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
La schématise les trois principaux composants d’un dispositif selon l’invention. Le dispositif 1 comporte un module nomade 10, destiné à être porté par un utilisateur. Le module nomade peut par exemple être disposé au contact du corps de l’utilisateur, en étant par exemple maintenu par un bracelet ou un brassard. Le module nomade 10 peut être intégré à une montre.
Le module nomade 10 est destiné à communiquer, par une liaison sans fil courte portée, avec une balise 20, et de préférence avec plusieurs balises 20. Par liaison courte portée on entend une liaison établie, généralement par onde radio, selon une portée de quelques dizaines de mètres : sans obstacle, la portée est inférieure à 50 mètres voire à 30 mètres. Il peut s’agir par exemple d’une communication par onde radio en ultra haute fréquence (UHF), par exemple de type Bluetooth, ou, de façon préférée, une communication de type Bluetooth à basse consommation, usuellement désigné par l’acronyme BLE, signifiant « Bluetooth Low Energy ». Un tel protocole fait l’objet d’une norme publiée par le Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group). De façon alternative, la liaison peut être de type ZigBee, qui, comme la liaison Bluetooth ou Bluetooth Low Energy, utilise des ondes radios à la fréquence 2.4 GHz.
Le module nomade 10 comporte une unité de liaison sans fil 11, destinée à communiquer, par la liaison sans fil à courte portée, avec des balises 20 se trouvant dans la portée du module nomade. L’unité de liaison sans fil 11 est reliée à une antenne 12, présentant un diagramme de réception. De façon connue, le diagramme de réception correspond à une variation angulaire de la sensibilité de la réception de l’antenne. Généralement, le diagramme de réception d’une antenne n’est pas isotrope.
Le dispositif comporte au moins une balise 20, et de préférence plusieurs balises 20, réparties dans un environnement. L’environnement est un espace, généralement couvert, que l’utilisateur est susceptible d’occuper. Il peut par exemple s’agir d’une habitation, ou d’un lieu de travail, ou d’un habitat collectif, par exemple une maison de repos ou un établissement destiné à l’accueil de personnes âgées. L’environnement peut comprendre des espaces extérieurs, par exemple un jardin. Cependant, une utilisation visée de l’invention concerne l’intérieur d’un bâtiment, dans lequel le positionnement par GPS (Global Positioning System – Système de positionnement global) peut être affecté de dysfonctionnements ou ne pas être pleinement opérationnel.
Chaque balise 20 comporte une unité d’émission 21, destinée à émettre un signal d’émission Severs le module nomade 10, selon la liaison sans fil courte durée sur la base duquel le module nomade 10 communique. L’unité d’émission 21 est reliée à une antenne 22, destinée à émettre ou recevoir un signal. De même que l’antenne 12 équipant le module nomade, l’antenne 22 de chaque balise 20 est caractérisée par un diagramme d’émission/réception, généralement non isotrope.
Le module nomade peut avantageusement comporter une unité d’orientation 12’, destinée à estimer une orientation du module nomade, et plus précisément une orientation de l’antenne 12. L’unité d’orientation 12’ peut mettre en œuvre un accéléromètre, afin d’estimer l’orientation de l’antenne. L’accéléromètre peut appartenir à un capteur d’activité 14 décrit par la suite. L’orientation de l’antenne peut être utilisée par l’unité de télémétrie 13 de façon à améliorer l’estimation de la distance. En effet, la sensibilité de réception de l’antenne 12 variant angulairement, l’orientation de l’antenne peut être utilisée pour prendre en compte une variation de sensibilité dans l’estimation de la distance.
Le module nomade 10 comporte également une unité de télémétrie 13, configurée pour estimer, en différents instants de mesure, une distance entre le module nomade 10 et au moins une balise 20, voire chaque balise 20 située dans la portée du module nomade 10. Chaque distance entre le module nomade 10 et une balise 20 est estimée sur la base d’une mesure de la puissance du signal d’émission émis par la balise 20 et reçu par le module nomade. Il est connu que la puissance du signal reçu par un récepteur d’une onde radio permet une estimation de la distance entre l’émetteur de l’onde radio (en l’occurrence la balise 20) et le récepteur de l’onde radio (en l’occurrence le module nomade 10), selon l’expression :
où :
  • est l’estimation de la distance entre la balise 20 et le module nomade 10 ;
  • est une puissance du signal émis par la balise (dB);
  • est une constante, usuellement comprise entre 2 et 4, dont la valeur peut être ajustée par l’unité d’orientation 12’.
  • , signifiant « Received Signal Strenght Indicator » (Indicateur de Puissance du Signal Reçu), correspond à une puissance du signal émis par l’antenne et reçu par le module nomade (dB).
Le module nomade 10 comporte au moins un capteur d’activité 14. Le capteur d’activité 14, ou chaque capteur d’activité 14, est configuré pour mesurer une activité de l’utilisateur et émettre un signal d’activité Sareprésentatif de l’activité de l’utilisateur. Le capteur d’activité peut être choisi parmi :
  • un capteur de mouvement, par exemple de type gyromètre ou accéléromètre ou magnétomètre ;
  • un capteur d’activité cardiaque, par exemple un capteur fonctionnant selon le principe de la photopléthysmographie, technique usuellement implantée sur des montres de sport ;
  • un capteur d’activité musculaire, par exemple un capteur d’électromyographie ;
  • un capteur d’activité cérébrale, par exemple un capteur de type Electroencéphalographie (EEG) ;
  • un capteur de pression artérielle, par exemple un capteur basé sur une vitesse d’onde de pouls ;
  • un capteur d’activité électrodermale, configuré pour mesurer une impédance de la peau, en particulier lors de la survenue d’une situation de stress ;
  • un capteur de température ;
  • un capteur d’un analyte, par exemple un capteur de glucose, la concentration de certaines molécules pouvant être détectée par méthode photoacoustique ou par l’analyse d’un fluide corporel, par exemple la sueur. Il peut également s’agir d’un capteur biochimique.
Le ou chaque capteur d’activité 14 est de préférence non invasif et non intrusif dans le corps de l’utilisateur. Chaque capteur d’activité 14 peut en particulier mettre en œuvre une méthode optique ou acoustique ou électrique ou électrochimique.
Le terme « activité » peut correspondre à une activité physique de l’utilisateur, ou à une activité physiologique de l’utilisateur : il peut s’agir d’une activité cardiaque, d’une activité musculaire, d’une activité neurologique. Il peut également s’agir d’une activité psychique, par exemple la survenue d’une situation de stress de l’utilisateur, ou la survenue d’un état de somnolence. Il peut également s’agir d’une activité représentative d’un état considéré comme pathologique : par exemple l’apparition de tremblements ou d’une akinésie chez un utilisateur atteint par la maladie de Parkinson.
Le signal d’activité émis par chaque capteur d’activité 14 peut être monodimensionnel ou multidimensionnel. Lorsque le capteur d’activité est un accéléromètre ou un gyromètre ou un magnétomètre, le signal d’activité est usuellement tridimensionnel.
Le module nomade 10 comporte également une unité de traitement 15, configurée pour traiter le signal d’activité établi par le ou chaque capteur d’activité 14 de façon à établir un signal d’état Ssde l’utilisateur. Selon une possibilité, l’unité de traitement peut effectuer de simples opérations de traitement du signal, par exemple amplification et/ou mise en forme et/ou numérisation. Le signal d’état Sscorrespond alors au signal d’activité Sa, ou à chaque signal d’activité, résultant du traitement. Selon une autre possibilité, l’unité de traitement 15 peut être programmée pour interpréter le signal d’activité Sa, ou chaque signal d’activité, de façon à estimer un état de l’utilisateur parmi plusieurs états prédéterminés. Le signal d’état Sscorrespond alors à l’état estimé de l’utilisateur. L’état de l’utilisateur peut être choisi parmi :
  • un état actif (utilisateur effectuant des mouvements réguliers) ou état de repos, assimilable à un sommeil ;
  • un type de mouvement effectué par l’utilisateur : marche, passage de la position assise à la position debout, passage de la position debout à la position assise, passage de la position allongée à la position debout, passage de la position debout à la position allongée, tremblements, marche dans un escalier, retournement, course, saut, chute;
  • un état symptomatique : tremblements, agitation, mouvements désordonnés ;
  • un état de stress.
Le signal d’état Sspeut également être ou comporter une caractéristique d’un mouvement de l’utilisateur, par exemple une période temporelle moyenne entre deux pas consécutifs, ou une vitesse de déplacement, ou une vitesse d’exécution d’un mouvement particulier. Il peut par exemple s’agir d’une caractéristique temporelle ou fréquentielle.
Le signal d’état Ssest généré par l’unité de traitement 15, à partir d’un ou plusieurs signaux d’activité Sarésultant respectivement d’un ou plusieurs capteurs d’activité 14. L’unité de traitement 15 peut mettre en œuvre un algorithme de classification. L’algorithme de classification peut être un algorithme d’intelligence artificielle supervisé, ayant fait l’objet d’un apprentissage, par exemple un algorithme de type arbre de décision.
L’unité de traitement 15 peut être composée de circuits analogiques ou numériques. Elle peut comporter un microprocesseur, en particulier lors de la mise en œuvre de l’algorithme de classification précédemment décrit.
L’unité de traitement 15 peut également estimer une position de l’utilisateur à partir de la distance entre le module nomade et chaque balise. Par position, on entend une position de l’utilisateur dans l’environnement dans lequel sont réparties les balises 20. Il peut par exemple s’agir d’une pièce occupée par l’utilisateur.
Le module nomade 10 comporte également une unité de transmission 16. L’unité de transmission 16 est configurée pour transmettre le signal d’état, résultant de l’unité de traitement 15, vers une unité centrale 30 décrite par la suite.
Outre une unité d’émission 21 reliée à une antenne 22, chaque balise 20 peut avantageusement comporter une unité d’orientation 22’, destinée à établir une orientation de l’antenne 22 de la balise 20. Il s’agit ici de prendre en compte une variabilité angulaire de la puissance d’émission de l’antenne 22, dans l’estimation de la distance par l’unité de télémétrie 13 du module nomade.
Chaque balise 20 peut également comporter un capteur d’ambiance 24, destiné à mesurer des informations relatives à un paramètre d’ambiance, à la position occupée par la balise. Le paramètre d’ambiance peut être choisi parmi : la température et/ou un niveau sonore et/ou une luminosité. En fonction du paramètre d’ambiance retenu, le capteur d’ambiance 24 peut être un thermomètre, ou un microphone ou un photodétecteur.
Le module nomade 10 est configuré pour être relié à une unité centrale 30. L’unité centrale 30 est destinée à recevoir des signaux émis par le module nomade 10. Il s’agit en particulier de signaux d’états et d’informations relatives à la position de l’utilisateur en différents instants de mesure. L’unité centrale 30 comporte une mémoire, permettant de mémoriser les signaux reçus, au cours du temps, par le module nomade, ou par différents modules nomades simultanément utilisés.
L’unité centrale 30 peut comporter un microprocesseur, pour l’analyse des signaux mémorisés. Lorsque le signal d’état Ssest formé par chaque signal d’activité Sa, éventuellement pré-traité, la classification de l’état de l’utilisateur peut être effectué au niveau de l’unité centrale 30 à partir du signal d’état transmis par le module nomade 10.
La transmission de signaux entre le module nomade 10 et l’unité centrale 30 est de préférence effectuée par une liaison sans fil de longue portée, par exemple Wifi ou par un réseau de téléphonie mobile, par exemple de type 3G, 4G ou 5G.
La représente un exemple de répartition de balises 20 dans un environnement qui correspond à un habitat occupé par un utilisateur U. L’environnement a été schématisé sous la forme d’un plan horizontal. Des balises 20 sont réparties dans différentes pièces, destinées à être occupées par l’utilisateur : chambre, salon, cuisine, toilettes. L’unité centrale 30 est disposée dans l’entrée. Dans d’autres configurations, l’unité centrale 30 est située à distance, par exemple dans un centre de stockage et d’analyse de données, collectant les signaux d’états émis par les modules nomades de différents utilisateurs. Les balises 20 sont généralement attachées à des pièces particulières, ou à des objets particuliers. Par exemple, une balise peut être fixée sur une chaise ou sur une table, ou sur un équipement électroménager particulier. De préférence, certaines balises sont disposées de façon fixe dans l’environnement.
Sur la , l’utilisateur U est assis et porte le module nomade 10. On a représenté une balise mobile 20m, portée par une tierce personne, dans la cuisine. Il s’agit d’une balise mobile, attachée à une personne différente de l’utilisateur : personnel médical ou personne de l’entourage familial. Dans le cas d’un habitat collectif, la tierce personne peut être un autre occupant de l’habitat collectif.
Sur la , on a également représenté une balise d’intimité 20p, localisée dans la salle de bains. Lorsque le module nomade est disposé à proximité de la balise d’intimité 20p, l’envoi des données vers l’unité centrale 30 est interrompu. Le recours de balise d’intimité garantit que l’intimité de l’utilisateur soit préservée dans certaines parties, dites « privées » de l’habitat, dans lesquelles l’utilisateur ne souhaite pas que son état soit déterminé et analysé. Une balise d’intimité 20p peut être disposée dans les toilettes, dans une salle de bain ou dans une chambre à coucher. Le recours à une balise d’intimité 20p est un élément important pour l’acceptabilité de l’utilisation du dispositif 1 par l’utilisateur.
Un aspect important du dispositif est la faculté de mesurer des données, représentatives d’une activité quotidienne de l’utilisateur, dans un environnement clôt ou en partie clôt, tout en assignant ces données d’un signal de position Sp, représentatif d’une position de l’utilisateur dans l’environnement. En effet, les inventeurs considèrent que l’activité de l’utilisateur peut varier en fonction de sa position dans un environnement donné. L’association entre des signaux, représentatifs de l’activité de l’utilisateur, traduisant son état, et la localisation de l’utilisateur dans l’environnement, permet d’obtenir des données acquises dans un contexte particulier. On parle de données contextualisées. Les données, lorsqu’elles sont contextualisées, c’est-à-dire associées à une position de l’utilisateur, présentent une moindre dispersion, et sont plus faciles à analyser.
Les figures 2A et 2B représentent un signal d’accélération, mesuré par un accéléromètre porté par un utilisateur évoluant respectivement dans une grande pièce et dans une petite pièce. L’axe des abscisses correspond au temps (unité ms) et l’axe des ordonnées correspond à la norme de l’accélération. On observe que bien qu’issus d’un même capteur, les signaux mesurés par l’accéléromètre ne présentent pas les mêmes caractéristiques. Ainsi, les périodes moyennes des pas de l’utilisateur dans la grande pièce et dans la petite pièce sont respectivement de 587 millisecondes et 658 ms. Ainsi, la période temporelle moyenne des pas peut former un signal d’état, caractérisant l’activité de l’utilisateur. Cet exemple montre que le signal d’état varie en fonction de la position de l’utilisateur, et plus précisément en fonction de la pièce occupée par l’utilisateur.
Afin d’obtenir une analyse plus fine de l’activité de l’utilisateur, on comprend qu’ il est préférable de dissocier les signaux regroupés en fonction de la position de l’utilisateur, en l’occurrence la pièce occupée par l’utilisateur. Ainsi, l’association d’une information relative à la position de l’utilisateur permet de réduire la variabilité d’informations pertinentes pour le suivi de l’utilisateur.
La figure 3A schématise les principales étapes d’un procédé de mise en œuvre du dispositif 1 précédemment décrit. La mise en œuvre du procédé suppose que la position des balises 20 soit connue : chaque balise est ainsi assignée à une pièce, ou à un objet, ou à une personne. Chaque balise est affectée d’un identifiant qui lui est propre. Deux balises différentes disposent de deux identifiants différents. Il est préférable que plusieurs balises soient fixes dans l’environnement.
Etape 100: Acquisition de signaux d’activité.
Au cours de cette étape, chaque capteur d’activité 14 du module nomade 10 génère un signal d’activité Saà un instant de mesure. Il peut par exemple s’agir d’un signal d’accéléromètre et un signal de rythme cardiaque.
Etape 1 1 0: Génération d’un signal d’état.
A partir du signal d’activité Sagénéré par chaque capteur d’activité 14, l’unité de traitement 15 établit un signal d’état Ssde l’utilisateur. D’une façon général le signal d’état Sscaractérise l’activité de l’utilisateur.
Selon une première possibilité, le signal d’état Sscorrespond à un ensemble formé par chaque signal d’activité Saémis par chaque capteur d’activité 14, éventuellement après application d’un traitement de type filtrage, mise en forme, amplification, numérisation. L’unité de traitement 15 peut être configurée pour extraire des caractéristiques de chaque signal d’activité Sa, par exemple moyenne, variance, ou autres indicateurs statistiques, détection de pics, distance pic à pic, minimum, maximum, une fréquence dominante, une période temporelle d’un mouvement effectué par l’utilisateur. Le signal d’état Sspeut comporter des caractéristiques extraites de chaque signal d’activité Sa. Selon cette possibilité le signal d’état Ssrassemble les signaux d’activités Samesurés par chaque capteur d’activité 14, et/ou des caractéristiques des signaux d’activités Samesurés par chaque capteur d’activité.
Selon une deuxième possibilité, l’unité de traitement 15 est programmée pour mettre en œuvre un algorithme de classification, de façon à estimer un état de l’utilisateur, parmi plusieurs états prédéterminés, comme précédemment décrit. L’algorithme de classification peut se baser sur des caractéristiques extraites de chaque signal d’activité. Dans ce cas, le signal d’état Ssest représentatif de l’état de l’utilisateur.
Etape 1 2 0: mesure de distances entre le module nomade et au moins une balise, et de préférence chaque balise située dans la portée du module nomade.
Au cours de cette étape, l’unité de télémétrie 13 du module nomade 10 estime une distance entre le module et chaque balise 20 disposée à portée de la liaison courte durée de l’unité de liaison sans fil 11. Comme précédemment évoqué, la distance est estimée sur la base d’une intensité d’un signal d’émission Seémis par la balise et capté par le module nomade. Afin d’affiner la mesure de la distance, les orientations respectives des antennes 22, 12 de la balise et du module nomade, par rapport à la verticale, peuvent être prises en compte, en utilisant un accéléromètre présent dans la balise et dans le module nomade 10. Cela permet une confrontation des diagrammes d’émission/réception, de façon à tenir compte de variations de la puissance d’émission (au niveau de la balise) et de la sensibilité de réception (au niveau du module nomade 10).
Lorsque plusieurs balises 20 sont à portée du module nomade 10, le signal d’émission Seadressé par chaque balise comporte l’identifiant de la balise, de façon à obtenir une liste de distances entre le module nomade 10 et chaque balise 20. L’identifiant permet également d’identifier le type de balise : balise fixe, balise rattachée à un objet, balise portée par une personne, ou balise d’intimité.
Selon une première possibilité, chaque balise 20 émet un signal d’émission Se, comportant son identifiant, selon une fréquence régulière. Dans ce cas, le module nomade reçoit périodiquement le signal d’émission Se, et l’unité de télémétrie 13 détermine la distance entre la balise et le module nomade à partir du signal d’émission Se.
Selon une autre possibilité, lorsqu’un capteur d’activité 14 détecte une variation significative d’un signal d’activité, l’unité de liaison sans fil 11 du module nomade 10 émet un signal de liaison vers chaque balise. Chaque balise ayant détecté le signal de liaison généré par le module nomade émet un signal d’émission Se, ce dernier étant détecté par l’antenne 12 du module nomade et transmis à l’unité de télémétrie 13. Cette possibilité est considérée comme moins consommatrice d’énergie par le module nomade, et plus consommatrice d’énergie pour la balise. Cette possibilité est préférée car le module nomade doit être le plus compact possible. Les impératifs de compacité des balises sont moindres.
Les figures 4A et 4B représentent respectivement une évolution temporelle de la puissance d’un signal d’émission Seémis par une balise 20 et détecté par un module nomade 10 ainsi que de la distance estimée à partir de la puissance, selon l’expression (1). Sur les figures 4A et 4B, l’axe des abscisses correspond au temps (secondes) et l’axe des ordonnées correspond au RSSI (unité dBm) et à la distance (unité : mm).
La plupart des balises 20 sont fixes et peuvent donc être reliées à des batteries de grande capacité ou directement au réseau électrique. On privilégiera les modes de réalisation selon lesquels la consommation électrique du module nomade est minimisée, au détriment des balises.
Selon une possibilité, le signal d’émission Seémis par la balise 20 comporte une composante représentative du niveau d’un paramètre d’ambiance mesuré par le capteur d’ambiance 24 : comme précédemment indiqué il peut s’agir d’une valeur de température, d’une valeur de luminosité ou d’une valeur de niveau sonore ambiant : la valeur du paramètre d’ambiance est transmise à l’unité de traitement 15 du module nomade. En effet, l’activité de l’utilisateur peut être sensible à un tel paramètre d’ambiance.
Comme évoqué en lien avec la , une balise 20m peut être portée par une tierce personne susceptible d’interagir avec l’utilisateur. La mesure de la distance entre la balise portée 20m et le module nomade 10 constitue une indication selon laquelle l’utilisateur interagit avec la personne portant la balise. Son comportement est susceptible d’être influencé par la présence de la personne. Ainsi, la proximité d’une tierce personne est une donnée pertinente, qui peut être considérée comme un paramètre d’ambiance, au même titre que la température ou la luminosité ou le niveau sonore, et permettant de contextualiser des mesures d’activité et le signal d’état Ss de l’utilisateur généré par l’unité de traitement 15.
Etape 1 3 0: détermination d’une position de l’utilisateur
Au cours de l’étape 130, l’unité de traitement 15 détermine une position de l’utilisateur dans l’environnement considéré, en fonction de la distance, ou, et de préférence, en fonction de plusieurs distances respectivement mesurées entre le module nomade 10 et chaque balise 20 considérée comme immobile dans l’environnement. La position des balises 20 est alors mémorisée dans l’unité de traitement 15. La détermination de la position de l’utilisateur résulte d’une confrontation entre les distances mesurées et la position de chaque balise, à l’exception d’une éventuelle balise portée 20m. La position de l’utilisateur peut être déterminée en mettant en œuvre un algorithme de triangulation. Ainsi, la position de l’utilisateur est préférentiellement déterminée par rapport à différentes balises 20, ces dernières étant considérées comme fixes dans l’environnement de l’utilisateur.
Lorsqu’une balise est attachée à un objet immobile, ou pouvant être considéré comme tel, une seule distance mesurée permet d’estimer la position de l’utilisateur. Ainsi, lorsque l’utilisateur est assis sur une chaise sur laquelle une balise est fixée, la position de l’utilisateur peut être déterminée lorsque la distance entre la balise, fixée sur la chaise, et le module nomade, est inférieure à un certain seuil.
La position de l’utilisateur, résultant de l’étape 130, peut être telle que l’utilisateur est situé dans un périmètre d’intimité délimité, dans lequel il n’est pas souhaitable que l’activité ou l’état de l’utilisateur soient mémorisés et analysés par l’unité centrale 30. Cela correspond par exemple à la salle de bain, représentée sur la , ou à une chambre à coucher. La présence de l’utilisateur dans le périmètre d’intimité est détectée lorsque la distance entre la balise d’intimité 20p est inférieure à une valeur seuil prédéterminée. La position de l’utilisateur dans le périmètre d’intimité peut être confirmée par d’autres distances entre d’autres balises, en particulier des balises fixes, en mettant par exemple en œuvre un algorithme de triangulation.
Selon une variante, l’estimation de la position de l’utilisateur est effectuée au niveau de l’unité centrale 30. Dans ce cas, le signal de position, transmis avec le signal d’état Ss, peut comporter une liste de distances estimées entre le module nomade et une balise, préférentiellement plusieurs balises, notamment fixes dans l’environnement de l’utilisateur.
A l’issue de l’étape 130, on dispose d’un signal de position Sp, représentatif de la position de l’utilisateur dans l’environnement. Il s’agit soit d’une position estimée, par exemple une pièce dans laquelle se trouve l’utilisateur, soit d’une distance ou d’une liste de distances permettant une estimation de la position.
Etape 1 4 0
Au cours de l’étape 140, l’unité de transmission transmet, à l’unité centrale 30, le signal d’état Sset le signal de position Spde l’utilisateur à chaque instant de mesure. D’éventuels paramètres d’ambiance peuvent être assignés au signal d’état Ss, tels que la température, la luminosité, le niveau sonore ambiant, ou la présence d’une tierce personne portant une balise portée 20m. Le signal d’état Ssest ainsi contextualisé, au sens où il est représentatif non seulement de l’activité de l’utilisateur, mais également des conditions dans lesquelles cette activité est exercée : position et/ou niveau d’ambiance.
Selon une possibilité, les signaux de position et d’état sont stockés dans une mémoire du module nomade 10 et transmises séquentiellement à l’unité centrale 30, par exemple selon une fréquence déterminée.
Les étapes 100 à 140 sont réitérées, chaque itération permettant d’obtenir un signal d’état Sset un signal de position Spde l’utilisateur, et éventuellement une valeur d’un paramètre d’ambiance (présence d’une personne, température…) à un instant de mesure. Les étapes 100 à 140 peuvent être réitérées de façon continue, ou tant que le module nomade 10 est considéré comme actif. A cette fin, le module nomade 10 peut exécuter une étape 90, permettant de faire passer le module nomade 10 entre un état de veille et un état actif.
Afin de minimiser la consommation d’énergie du module nomade 10, ce dernier peut entrer dans un mode de veille lorsqu’aucune activité, ou variation significative d’activité, n’est détectée par un capteur d’activité 14. Lorsqu’une variation d’activité est détectée, l’unité de traitement 15 peut « réveiller » les principaux composants du module nomade, de façon à activer la communication sans fil avec les balises et effectuer les calculs de distance. L’unité de traitement 15 peut mettre en œuvre un algorithme, par exemple un algorithme d’intelligence artificielle à apprentissage supervisé, pour faire passer le module nomade de l’état de veille à l’état actif, sur la base de signaux issus de capteurs d’activité 14, et en particulier des signaux représentatifs d’une activité motrice de l’utilisateur.
Les données transmises à l’unité centrale 30 sont destinées au suivi de l’utilisateur. Il peut s’agir d’un suivi d’une convalescence, ou une suivi de l’évolution d’un état de santé. Lorsque les données transmises sont représentatives d’une situation anormale, l’unité centrale 30 peut détecter une survenue d’une situation d’urgence et émettre un signal d’alerte. Une situation anormale peut être un tremblement excessif, une position immobile prolongée dans une position, dans l’environnement occupé par l’utilisateur, et non destinée au repos, une brusque accélération à une position correspondant à un escalier, pouvant indiquer une chute, ou une augmentation du rythme cardiaque alors que l’utilisateur est localisé dans une position correspondant à un lieu de repos, par exemple un fauteuil ou un lit. Une situation d’alerte peut correspondre à une absence de mesure de distance, les balises fixes situées dans l’habitat étant hors de la portée du module nomade, traduisant une potentielle sortie de l’utilisateur à l’extérieur de son habitat.
Essais expérimentaux
Les figures 5A à 5E représentent un exemple de données résultant d’essais, au cours desquels il a été demandé, à deux utilisateurs de test d’effectuer des tâches motrices. Les utilisateurs de test portaient un module nomade, tel que précédemment décrit, à la ceinture. Les utilisateurs se sont déplacés dans un environnement de test composé de deux pièces. Une première pièce était petite. Une deuxième pièce était plus grande. Les utilisateurs de test se sont déplacés dans l’environnement. Le module nomade de chaque utilisateur de test a permis de localiser la pièce occupée par l’utilisateur, de façon à séparer les données mesurer en fonction de la pièce occupée par chaque utilisateur.
Les utilisateurs portaient un module nomade comportant un microcontrôleur STM32L433 (ST Microelectronics), relié à une unité de liaison BLE Fanstel BC832, ainsi qu’à une centrale inertielle LSM6DSOX (ST Microelectronics). Ce type de centrale inertielle dispose d’un circuit permettant d’exécuter un algorithme de d’interprétation des signaux d’activité mesurés. Dans cette application, le circuit de la centrale inertielle a été programmé pour estimer la période d’un cycle de marche, usuellement désigné par le terme anglosaxon Step Time. Ainsi, dans cet exemple, le signal d’état Ssétait la durée du cycle de marche.
Les figures 5A à 5E représentent, des temps de cycle de marche (axe des ordonnées – unité ms) déterminés pour chaque utilisateur de test (axe des abscisses), et cela respectivement dans la grande pièce, la grande pièce avec trois obstacles, la petite pièce, la petite pièce avec deux obstacles, ainsi que dans toutes les configurations. Les figures 5A à 5D sont représentatives de signaux d’état contextualisés, c’est-à-dire assignés à une position de l’utilisateur (grande pièce, grande pièce avec obstacles, petite pièce, petite pièce avec obstacles), tandis que la figure 5E correspond à des données non contextualisées, c’est-à-dire sans prise en compte de la position de l’utilisateur.
Sur chaque figure, les signaux d’état ont été représentés sous la forme de « boîte à moustache », usuellement désignée « box-plot », mentionnant la médiane, les quartiles et les extrema. Chaque extremum correspond respectivement au premier quartile diminué de 1,5 fois l’écart interquartile, ainsi qu’au troisième quartile augmenté de 1,5 fois l’écart interquartile. On observe que les données contextualisées (figures 5A à 5D) sont moins dispersées que les données non contextualisées (figure 5E). Ainsi, un aspect important de l’invention est de pouvoir transmettre des signaux, représentatifs de l’utilisateur, mais aussi le contexte dans lequel les signaux ont été acquis, en particulier la position et éventuellement d’autres facteurs d’ambiance. Cela permet de réduire significativement la variabilité des données : la caractérisation de l’utilisateur est alors plus précise. En outre, on observe que la valeur médiane du cycle de marche varie en fonction de la pièce dans laquelle évolue l’utilisateur : plus la pièce est petite et/ou encombrée, plus la durée du cycle de marche augmente.
Dans le cas présent, en analysant les données contextualisées, en les reliant à la pièce dans laquelle évoluait l’utilisateur, il est plus aisé de détecter une évolution des symptômes de l’utilisateur, une aggravation des symptômes pouvant se traduire par une diminution du cycle de marche. Une variation est plus aisément détectable lorsque la variabilité des mesures est faible.
L’invention permet une analyse fine de l’évolution des symptômes d’un patient in-situ, c’est-à-dire dans son lieu d’habitation. On évite ainsi des séances de test, effectuées en milieu hospitalier, dans une environnement normalisé, ce qui correspond à la pratique actuelle pour les patients atteints de la maladie de Parkinson. En mettant en œuvre l’invention, le suivi du patient peut être effectué à partir de données de motricité acquises à son domicile et contextualisées, c’est-à-dire regroupées en fonction de la position de l’utilisateur. Dans cet exemple, la position de l’utilisateur correspond à la pièce occupée par l’utilisateur.
Les figures 6A à 6C illustrent un autre exemple d’utilisation, dans laquelle on a demandé à un utilisateur de test de s’asseoir et de se relever sur différentes chaises, de différentes hauteurs. Les figures 6A à 6C représentent respectivement les durées pour s’asseoir, se relever et les durées d’un cycle assis-debout, ce type de durée étant usuellement désignée « sit to stand time ». Sur chaque figure, l’axe des ordonnées correspond à la durée calculée et l’axe des abscisses correspond à la hauteur de la chaise (unité ms). Sur chaque figure, l’axe des abscisses désigne le type de chaise. 1: chaise de hauteur 39,5 cm – 2: chaise de hauteur 51,5 cm - 3: chaise de hauteur 59,5 cm – 4: toutes chaises confondues (pas de contextualisation).Les données sont présentées sous la forme de boites à moustaches, comme décrit en lien avec les figures 5A à 5E. On observe qu’en fonction du type de chaise, la valeur médiane varie, de même que la variabilité. La contextualisation des données, à savoir la position de l’utilisateur sur une chaise de hauteur connue, permet une meilleure précision de l’analyse. Cet exemple peut être mis en œuvre en disposant des balises différentes sur différentes chaises. La position de l’utilisateur par rapport à une chaise est déterminée par une simple mesure de distance. La chaise occupée correspond à la balise la plus proche de l’utilisateur.
Les figures 7A à 7F illustrent un essai de mesure de distances ainsi que des mesures résultant de capteurs d’activité 14 au cours d’un parcours suivi par un utilisateur. Au cours de cet essai, l’utilisateur a effectué un parcours entre deux balises 201, 202. Le parcours s’étendait entre une balise 201 et une table T, en passant par deux chaises C1, C2. La deuxième balise 202 était disposée sur la table T. Au cours du parcours, l’utilisateur s’est assis sur les chaises C1, C2, à l’aller comme au retour. Sur la , les flèches en traits pleins et en pointillés représentent respectivement le trajet aller, de la balise 201 vers la table T, ainsi que le trajet retour.
Les figures 7B et 7C représentent les distances respectivement mesurées par le module nomade par rapport à la première balise 201et par rapport à la deuxième balise 202. Le module nomade 10 était porté devant l’utilisateur. On observe l’effet de masquage de l’utilisateur, qui conduit à surestimer la distance par rapport à la première balise 201lors du trajet aller. Le corps de l’utilisateur forme un écran entraînant une atténuation du signal d’émission Seentre la balise 201et le module nomade, ce qui induit l’effet de masquage. Cet effet de masquage peut être atténué en utilisant plusieurs balises.
Les figures 7D, 7E et 7F représentent les signaux mesurés par l’accéléromètre, le gyromètre et le magnétomètre du module nomade, en fonction du temps (axe des abscisses : s). Les figures 7A à 7F illustrent la capacité du dispositif à mesurer simultanément différentes distances, tout en mesurant des signaux d’activité selon une fréquence temporelle élevée.
Les figures 8A et 8B sont une illustration de l’effet de masquage induit par le corps de l’utilisateur. Sur la , la balise est matérialisée par une étoile. L’utilisateur U, muni du module, a tourné sur lui-même, comme représenté sur la , selon des séquences de durée égale à 15 secondes. La double flèche représente la distance entre la balise et le module nomade 10 dans chaque situation représentée sur la . Dans chaque configuration, on a indiqué la distance réelle entre la balise et le module nomade Sur la , on a représenté l’évolution de la puissance RSSI reçue par le module nomade et la distance estimée à partir de la puissance RSSI, en mettant en œuvre l’expression (1), et cela en fonction du temps (axe des abscisses – unité s). Sur la , on a également représenté la distance réelle, cette dernière étant schématisée par des traits horizontaux. Ces figures illustrent l’effet de masquage de l’utilisateur, en particulier entre 45 s et 60 s, ce qui se traduit par une surestimation de la distance, la surestimation étant d’environ 1 mètre. Ces mesures montrent que la distance entre une balise et le module nomade peut être estimée avec une incertitude de 1 m. Il ne s’agit pas d’une mesure précise, mais suffisante pour évaluer une position de l’utilisateur dans un habitat, et en particulier pour identifier la pièce occupée par l’utilisateur. En combinant plusieurs distances respectivement entre différentes balises et le module nomade, l’incertitude de mesure peut être réduite, par exemple en mettant en œuvre un algorithme de triangulation.
Les figures 9A à 9E illustrent des durées mesurées alors qu’un utilisateur de test effectuait différentes tâches, avec ou sans poids de 5 Kg porté par l’utilisateur, et cela dans différentes pièces : pièce 1 et pièce 2. La pièce 1 comportait un premier type de chaise, et la pièce 2 comportait un deuxième type de chaise. Le fait de porter un poids correspond à une simulation d’une dégradation de l’état de santé de l’utilisateur. On a mesuré le step time (période du cycle de marche) ainsi que le temps entre une position assise et une position debout (sit to stand time).
Les figures 9A, 9C et 9D illustrent les mesures du step time, tandis que les figures 9B, 9E et 9F représentent les mesures de la durée entre la position assise et la position debout. Les figures 9A et 9B sont établies à partir de données non contextualisées : il s’agit de l’ensemble des mesures. Les figures 9D à 9F sont établies à partir de données contextualisées, c’est-à-dire attachées à une information de position de l’utilisateur, en l’occurrence la pièce occupée par l’utilisateur. Les figures 9C et 9E correspondent à la pièce 1, tandis que les figures 9D et 9F correspondent à la pièce 2. Sur chaque figure, l’axe des abscisses correspond à la configuration de l’utilisateur (1 : configuration normale ; 2 : configuration selon laquelle l’utilisateur porte la charge de 5 Kg). Sur chaque figure, l’axe des ordonnées correspond à la durée (unité : ms)
Une analyse statistique des données représentées sur les figures 9A à 9F montre l’effet d’une contextualisation des données sur la détection d’une évolution de l’état de santé de l’utilisateur. Les principaux résultats statistiques sont représentés sur les tableaux 1 et 2 (pour le step time -durée du cycle de marche) ainsi que 3 et 4 (pour le sit to stand time – durée entre la position assise et la position relevée). On observe que la variabilité des mesures est plus faible lorsque ces dernières sont contextualisées. Une conséquence de la plus faible variabilité est une diminution de la taille de l’échantillon permettant de distinguer l’apparition du symptôme. Par taille de l’échantillon, on entend la taille minimale de l’échantillon permettant de caractériser ce dernier avec un niveau de confiance prédéterminé.
Lorsque les mesures sont contextualisées, la taille de l’échantillon est réduite, du fait de la moindre variabilité des mesures. Cela permet d’identifier plus précisément, et plus précocement, une évolution de l’état de l’utilisateur.
Step time (période de marche) Données non contextualisées
Sans charge (fig. 9A)		 Données non contextualisées
Avec charge (fig. 9A)
Moyenne 71.94 66.27
variance 6.22 7.31
d de Cohen 0.83
taille d’échantillon 37 41
Step time (période de marche) Données contextualisées – pièce 1
Sans charge (fig. 9C)		 Données contextualisées – pièce 1
Avec charge (fig. 9C)
Moyenne 75.26 68.7
variance 4.88 7.99
d de Cohen 0.98
taille d’échantillon 28 28
Sit to Stand (durée pour se relever) Données non contextualisées
Sans charge (fig. 9B)		 Données non contextualisées
Avec charge (fig. 9B)
Moyenne 216.1 262.4
variance 30.53 25.66
d de Cohen 1.64
taille d’échantillon 11 11
Sit to Stand (durée pour se relever) Données contextualisées – pièce 1
Sans charge (fig. 9E)		 Données contextualisées – pièce 1
Avec charge(fig. 9E)
Moyenne 198.8 251.2
variance 26.95 20.88
d de Cohen 2.17
taille d’échantillon 7 7
Tableau 4
L’invention peut s’appliquer à d’autres types de situations, quelques exemples d’application étant à présent décrits.
La faculté de corréler des mesures d’activité avec une présence d’une tierce personne peut être exploitée dans l’étude de l’autisme : en effet, les inventeurs considèrent que l’activité d’un enfant autiste varie lorsque l’enfant est seul ou lorsque l’enfant est en présence d’une tierce personne. L’invention permet de contextualiser cela, en assignant, à des mesures d’activité, la présence d’une tierce personne en tant que paramètre d’ambiance.
Lors d’une convalescence, par exemple suite à un épisode viral, une personne peut présenter des symptômes d’une fatigue, incluant une activité physique réduite et une difficulté à effectuer des tâches quotidiennes. L’invention permet un suivi du déplacement d’un utilisateur, entre différentes pièces, ce qui permet d’estimer le degré de fatigue de l’utilisateur, à partir des données transmises à l’unité centrale.
Pour un sujet âgé, l’invention permet de fixer des balises sur des objets du quotidien, ou dans des pièces du quotidien, ce qui permet un suivi de l’activité de la personne. Les objets peuvent être un appareil électroménager, une douche, un lit, ou le volant d’une voiture.
Dans le cadre d’essais cliniques, l’invention permet de déceler d’étudier les réactions d’un participant, par exemple sur le plan du rythme cardiaque, ou de la température. L’invention permet une réduction significative de la variabilité des mesures effectuées sur l’utilisateur, par exemple les mesures représentatives d’un état physiologique. Une telle réduction de la variabilité permet une détection plus rapide de l’évolution de l’état de l’utilisateur faisant l’objet de l’essai clinique.
L’invention peut également être utilisée dans le monde du travail, en particulier pour le suivi de l’activité d’opérateurs, de façon à optimiser les trajets, ou le suivi de travailleurs isolés. L’objectif peut alors d’être d’améliorer la sécurité des opérateurs.

Claims (18)

  1. Dispositif (1) de surveillance de l’état d’un utilisateur, l’utilisateur occupant un environnement, le dispositif comportant :
    • un module nomade (10), destiné à être porté par l’utilisateur;
    • des balises (20), réparties dans l’environnement, configurées pour adresser un signal d’émission (Se) vers le module nomade (10) par une liaison sans fil à courte portée ;
    le module nomade comportant :
    • une unité de liaison sans fil à courte portée (11), configurée pour recevoir au moins un signal d’émission (Se) émis par au moins une balise ;
    • une unité de télémétrie (13), configurée pour estimer, en différents instants de mesure, une distance entre le module nomade et chaque balise dont le signal d’émission est reçu par le module nomade ;
    • au moins un capteur d’activité de l’utilisateur (14), configuré pour établir un signal d’activité (Sa) représentatif d’une activité de l’utilisateur à chaque instant de mesure ;
    • une unité de traitement (15), configurée pour générer un signal d’état (Ss) à partir d’au moins un signal d’activité mesuré par le capteur d’activité;
    • une unité de transmission (16), configurée pour transmettre le signal d’état (Ss) à une unité centrale (30) ;
    le dispositif étant caractérisé en ce que :
    • l’unité de traitement (15) est configurée pour établir un signal de position (Sp) en fonction d’au moins une distance estimée par l’unité de télémétrie (13), à chaque instant de mesure, le signal de position (Sp) étant représentatif d’une position de l’utilisateur par rapport à l’environnement ;
    • l’unité de transmission (16) est configurée pour transmettre le signal d’état (Ss) et le signal de position (Sp) établis, à chaque instant de mesure, à l’unité centrale (30), de façon à permette une mémorisation, par l’unité centrale, du signal d’état et du signal de position établis à chaque instant de mesure.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le capteur d’activité (14) comporte au moins :
    • un capteur de mouvement ;
    • et/ou un capteur d’activité cardiaque ;
    • et/ou un capteur d’activité musculaire ;
    • et/ou un capteur d’activité cérébrale ;
    • et/ou un capteur de pression artérielle ;
    • et/ou un capteur d’un analyte.
  3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une balise (20p) est une balise d’intimité, le dispositif étant programmé de telle sorte que lorsque le module nomade (10), recevant un signal d’émission (Se) émis par la balise d’intimité (20p), est disposé à une distance de la balise d’intimité inférieure à une distance seuil, aucun signal d’état n’est transmis par le module nomade (10) à l’unité centrale (30).
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité de télémétrie (13) est configurée pour estimer une distance entre le module nomade (10) et au moins une balise (20) en fonction d’une intensité ou d’une puissance du signal d’émission (Se) adressé par la balise au module nomade.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité de télémétrie (13) est configurée pour estimer plusieurs distances entre le module nomade (10) et respectivement plusieurs balises (20) en fonction de signaux d’émission (Se) transmis respectivement par chaque balise vers le module nomade.
  6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l’unité de traitement (15) est configurée de telle sorte que le signal de position (Sp) correspond à une position du module nomade (10) par rapport à plusieurs balises.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité de traitement (15) est configurée pour :
    • estimer un état de l’utilisateur, parmi plusieurs états prédéterminés, à partir d’au moins un signal d’activité (Sa) établi par le capteur d’activité (14);
    • générer le signal d’état (Ss) en fonction de l’état de l’utilisateur estimé.
  8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l’état de l’utilisateur est représentatif d’une activité physique pratiquée par l’utilisateur à l’instant de mesure, ou d’un état de stress de l’utilisateur à l’instant de mesure, ou d’un état physiologique de l’utilisateur à l’instant de mesure.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le signal d’état (Ss) correspond au signal d’activité (Sa), éventuellement prétraité, résultant du capteur d’activité ou de chaque capteur d’activité (14).
  10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la liaison courte portée est une liaison dont la portée est inférieure à 50 mètres ou à 30 mètres.
  11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    • au moins une balise comporte un capteur d’ambiance (24), configuré pour mesurer une température et/ou un niveau sonore et/ou un niveau de lumière ;
    • la balise (20) est configurée pour transmettre un signal d’ambiance, dépendant de la mesure effectuée par le capteur d’ambiance, au module nomade (10) ;
    • l’unité de traitement (15) est programmée pour assigner un niveau d’ambiance, dépendant du signal d’ambiance, à chaque signal d’état.
  12. Procédé de suivi d’un état d’un utilisateur d’un dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’utilisateur étant placé dans un environnement, l’utilisateur portant le module nomade (10) du dispositif, plusieurs balises (20) du dispositif étant réparties dans l’environnement, le procédé comportant, en au moins un instant de mesure :
    1. mesure d’une activité de l’utilisateur, à l’aide d’un capteur d’activité (14) du module nomade;
    2. génération d’un signal d’état (Ss) à partir de l’activité mesurée par un ou chaque capteur d’activité ;
    3. estimation d’une distance entre le module nomade et au moins une balise ;
    4. à partir de la distance ou de chaque distance résultant de c), détermination d’un signal de position (Sp) représentatif d’une position de l’utilisateur dans l’environnement ;
    5. transmission du signal d’état (Sa) et du signal de position (Sp) de l’utilisateur, déterminés à chaque instant de mesure, à une unité centrale.
  13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel au moins une balise est fixe dans l’environnement.
  14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, dans lequel au moins une balise (20m) est portée par une tierce personne, différente de l’utilisateur.
  15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel :
    • l’environnement comporte un objet, susceptible d’être au contact de l’utilisateur ou manipulé par l’utilisateur ;
    • au moins une balise est fixée sur l’objet.
  16. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel au moins une balise (20p) est une balise d’intimité, le dispositif étant programmé de telle sorte que lorsque le module nomade (10), communiquant avec la balise d’intimité (20p), est disposé à une distance de la balise d’intimité inférieure à une distance seuil, aucun signal d’état (Ss) n’est transmis par le module nomade (10) à l’unité centrale (30).
  17. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 16, dans lequel :
    • au moins une balise (20) comporte un capteur d’ambiance (24), configuré pour mesurer une température et/ou un niveau sonore et/ou un niveau de lumière,
    • la balise est configurée pour transmettre, au module nomade (10), un signal d’ambiance, dépendant de la mesure effectuée par le capteur d’ambiance ;
    • l’unité de traitement (15) est programmée pour assigner un niveau d’ambiance, dépendant du signal d’ambiance, au signal d’état (Ss) transmis à l’unité centrale (30).
  18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 17, dans lequel l’unité centrale est présente dans l’environnement ou distante de l’environnement.
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