WO2020089535A1 - Procédé et système de détection des chutes par double contrôle et répétitivité - Google Patents

Procédé et système de détection des chutes par double contrôle et répétitivité Download PDF

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WO2020089535A1
WO2020089535A1 PCT/FR2018/052706 FR2018052706W WO2020089535A1 WO 2020089535 A1 WO2020089535 A1 WO 2020089535A1 FR 2018052706 W FR2018052706 W FR 2018052706W WO 2020089535 A1 WO2020089535 A1 WO 2020089535A1
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WO
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board
base station
threshold
beacon
processor
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/052706
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English (en)
Inventor
Thomas Chiroux
Solofohery RANDRIANARISOLO
Original Assignee
Bodycap
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/04—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons
    • G08B21/0438—Sensor means for detecting
    • G08B21/0446—Sensor means for detecting worn on the body to detect changes of posture, e.g. a fall, inclination, acceleration, gait
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/04—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons
    • G08B21/0407—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons based on behaviour analysis
    • G08B21/043—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons based on behaviour analysis detecting an emergency event, e.g. a fall

Definitions

  • the invention relates to the field of automated detection of falls of people, and more particularly of the elderly in nursing homes.
  • a method for detecting a fall situation of a person which includes:
  • an equipment phase consisting in providing the person with a beacon integrating, in a shell:
  • an on-board accelerometer connected to the on-board processor and configured to deliver accelerations along three perpendicular axes, two by two;
  • an election phase consisting in choosing, from among the base stations of the network, a so-called elected base station; an evaluation phase consisting of repeating N times (N an integer), according to a predetermined periodicity, the following operating sequence:
  • At least one of the base stations can be equipped with a pressure sensor, the threshold height being calculated from the atmospheric pressure measured by the latter.
  • each base station is equipped with a pressure sensor, and the threshold height is calculated from the pressure atmospheric measured by the pressure sensor fitted to the chosen base station.
  • the threshold height is e.g. 0.4 m and the threshold inclination of 50 °.
  • the tag can also be fitted with an on-board temperature sensor, and the evaluation phase then includes the following operations:
  • the election phase can also include the following operations:
  • an on-board processor electrically powered by the battery;
  • an on-board wireless communication interface with a network of fixed base stations, this interface being connected to the on-board processor;
  • an on-board accelerometer connected to the processor to the on-board processor and configured to deliver accelerations along three perpendicular axes two by two; a network of fixed base stations, each equipped with a fixed processor and a fixed interface for wireless communication; system in which the on-board processor and the fixed processors are programmed using instructions for the implementation of the evaluation phase of a detection process as presented above.
  • the on-board processor is programmed using instructions for the implementation of operations b), c) and d) of the evaluation phase, each fixed processor being programmed using instructions for the implementation of operations a) and e) to i) of this evaluation phase.
  • At least one (possibly each) base station can be supplied electrically by Ethernet cable.
  • FIG.1 is a perspective view, partially broken away, of a building accommodating people, and equipped with an automated system for detecting a situation of a fall of these people;
  • FIG.2 is a detail view, on a larger scale, of the building of FIG.1, in the medallion P;
  • FIG.3 is a schematic view illustrating the detection system fitted to the building of FIG.1 and FIG.2;
  • FIG.3A is a detail view in section of the tag shown in FIG.3A, taken along the plane of cut illA-IHA and in the medallion 11 i A;
  • FIG.4 is a schematic perspective view of the tag, on which is drawn an orthogonal coordinate system associated with the accelerometer, and the projection of the gravity vector on the three axes of this coordinate system;
  • FIG.5 is a schematic view showing a person provided with a beacon making it possible to carry out measurements necessary for the evaluation of the risk of falling; on the left, the person is represented from the back in a standing position; on the right, the person is represented on the ground, following a fall;
  • FIG.6 is a detail view, on a larger scale, of the person of FIG.5, in medallion VI;
  • FIG. 7 is a schematic exploded perspective view illustrating a possible embodiment of a base station of the fall risk assessment system, this base station comprising a housing and an electronic card housed in the housing;
  • FIG.8 is a schematic plan view of the electronic card of the base station of FIG.7.
  • FIG. 1 In FIG. 1 is shown a building 1 (in practice a nursing home) accommodating people 2 whose autonomy is reduced due to illness or age, and requiring temporary or permanent medical monitoring as well than suitable equipment - typically 3 medical beds.
  • building 1 is equipped with a fall situation detection system 4, programmed to automatically assess the probability that a person 2 has dropped and generate an alert if the probability of falling is declared high.
  • This system 4 includes:
  • Each tag 5 is intended to be worn by the person 2 with whom it is associated.
  • Each tag 5 is a light object of reduced size (holding in the palm of the hand).
  • Each tag 5 comprises a shell 7 and integrates, in this shell 7, various components among which:
  • an on-board interface 10 for wireless communication with the network of base stations 6 and connected to the on-board processor 9;
  • an on-board pressure sensor 11 connected to the on-board processor 9; o an on-board accelerometer 12, also connected to the on-board processor 9.
  • the tag 5 can also integrate a memory 13 (preferably of random access memory or RAM), connected to the processor 9 for the storage of data originating from (or intended for) the latter, in particular a unique identifier associated with the person 2 intended to carry the beacon.
  • a memory 13 preferably of random access memory or RAM
  • the shell 7, which is externally in the general form of a flat roller, is advantageously made of a plastic material suitable for prolonged contact with human skin.
  • the battery 8 is typically of the lithium-ion type; This type of battery has the advantage of a high energy density while being very compact, and its self-discharge is negligible.
  • the other components 9, 10, 11, 12, 13 mentioned are carried by an electronic card 14 with integrated circuit.
  • the beacon 5 is equipped with a port 15 for access to the wire, which can serve as a connection interface with an external terminal (such as a computer), in particular to allow programming (or the reprogramming) of the on-board processor 9, in particular for associating the unique identifier with an identification sheet corresponding to the person 2 intended to carry the tag 5.
  • an external terminal such as a computer
  • This port 15 is for example. USB (Universal Serial Port) type, preferably Micro-USB, USB type-C, or possibly mini-USB.
  • the port can also serve as an electrical relay for recharging the onboard battery 8.
  • the on-board battery 8 can also be designed to be able to be recharged by electromagnetic induction (that is to say without contact).
  • the on-board interface 10 is designed to exchange, with one or more similar remote interfaces, data by radio frequency, typically by UHF waves on the 2.4 GHz band.
  • the communication standard used is, for example. Bluetooth, advantageously Buetooth Low Energy (BLE).
  • the on-board pressure sensor 11 is a barometric sensor. This sensor 11 is miniaturized so that it can be integrated into the shell 7, and more precisely so that it can be mounted on the card 14. It can be a piezocapacitive type sensor, typically of the model proposed by Infineon Technologies AG under the reference DPS310, or a similar model.
  • the pressure sensor 11 is advantageously configured to provide absolute pressure data in hPa (converted from a voltage signal proportional to the pressure), with a high resolution, typically of the order of ⁇ 0.008 hPa.
  • the pressure sensor 11 is configured to measure the atmospheric pressure. It will be observed that for this purpose the shell 7 is provided with an opening 18 so that the pressure surrounding the pressure sensor 11 effectively corresponds to the atmospheric pressure surrounding the beacon 5.
  • the value of the height H provides information on the situation of person 2 (assuming that he actually wears the tag 5, which can be verified, as we will see below). As illustrated in FIG. S, it is indeed understood that, according to the position of the person 2 (standing on the left in FIG. 5, lying down on the right), the height H can vary.
  • the tag 5 worn on the scapula When standing, and for an adult of average height, the tag 5 worn on the scapula is at a height H of the self greater than 1, and, on average, from 1.2m to 1.5m.
  • the beacon 5 is at a height H of the self less than 0.4 m.
  • a height H caiculate at a value less than 0.4m means that the person is lying on the floor, not on a bed (whatever it is).
  • Hs a threshold height
  • the accelerometer 12 is, for its part, advantageously of the MEM8 (MicroElectroMechanical System or microelectromechanical system) type, that is to say that it is also miniaturized so that it can be integrated into the shell 7, and more precisely so that it can be mounted on board 14.
  • MEM8 MicroElectroMechanical System or microelectromechanical system
  • This is eg. of a model sensor offered by the firm Anaiog Devices, Inc. under the reference ADXL362, or of a similar model.
  • a direct orthogonal coordinate system whose axes X, Y, Z, perpendicular two by two, define directions in which respective components of an acceleration can be measured .
  • these components are used to determine the orientation of the accelerometer 12 (and therefore of the beacon) in space.
  • the person 2 being monitored (that is to say one who is trying to determine whether or not he has fallen) is provided with a beacon 5.
  • the beacon 5 is preferably fixed directly on the skin, in an area that is difficult to access for person 2.
  • the tag 5 is fixed to an omopiate of ia person 2.
  • G the gravity vector measured in the coordinate system (X, Y, Z) at any time, and directed at all points vertically downwards, of Euclidean norm 9.80 ms 2 approximately;
  • Gx the component of G along the axis X in the coordinate system (X, Y, Z);
  • Gy the component of G along the axis Y in the coordinate system (X, Y, Z);
  • GQx the component of G along the X axis in the reference frame (X, Y, Z) in standing position
  • Gy the component of G along the axis Y in the reference frame (X, Y, Z) in standing position;
  • Gz the component of G along the Z axis in the reference frame (X, Y, Z) in standing position
  • the accelerometer 12 is configured, and the tag 5 positioned, so that the mark (X, Y, Z) corresponds to a mark specific to the person 2 when the latter is standing, torso straight : vertical Z axis, horizontal X and Y axes.
  • Q corresponds to the inclination of the axis Z (and therefore of the tag, that is to say of the person's bust) relative to the vertical, identical to the angle of the vector G gravity with the Z axis.
  • the value of the inclination Q provides information on the situation of person 2 (assuming that he actually wears the tag 5). So :
  • the inclination Q is calculated differently, taking into account the initial vector GO gravity.
  • person 2 can lie on a bed 3, or on a sofa, bent over to perform a particular action (eg lace up their shoes), without having fallen. Basing an intervention action solely on the inclination Q of the tag 5 would therefore lead to many false positives.
  • the tag 5 also incorporates an on-board temperature sensor 17, capable of measuring the body temperature, denoted T, of the person 2.
  • the temperature sensor 17 can be distinct from the pressure sensor 11, while by being mounted on the card 14.
  • the pressure sensor 11 and the temperature sensor 17 can be integrated into the same component, as in the case of the aforementioned model Infineon DPS310.
  • the temperature sensor 17 can be associated with a probe 18 flush with the shell 7 so as to be able to come into contact with the skin of the person 2.
  • the value of the body temperature T provides an index on the effective wearing of the tag 5 by the person 2.
  • a normal body temperature T (about 37 ° C) is significantly higher than a normal room temperature (about 20 ° C).
  • a body temperature 7 measured at a value lower than a predetermined threshold value Ts (for example of the order of 30 ° C.) consequently means that the tag 5 is no longer worn, which thus makes it possible to avoid false -positive assuming the height H and / or incline Q tag 5 could be considered characteristic of a fall situation.
  • Ts for example of the order of 30 ° C.
  • the temperature T can also be taken into account to eliminate false positives due to a possible loss or possible removal of the tag 5.
  • base station is taken from communication networks, in which a base station is conventionally a communicating device integrated into a cellular network.
  • Each base station 8 is fixed relative to the structure of the building; As illustrated in FIG.1 and FIG.2, stations 6 are e.g. mounted on a partition or wall (they can also be mounted on the ceiling, but their maintenance is then more acrobatic) of building 1.
  • Each base station 6 comprises, in a housing 19 (advantageously made of plastic) a fixed processor 20 and at least one fixed wireless communication interface 21, 22, connected to the fixed processor 20 and capable of communicating with the interface 10 on-board communication of each beacon 5, when the latter is in range.
  • each base station 6 is equipped with at least two fixed wireless communication interfaces: a first fixed interface 21 programmed according to a first communication standard (typically Bluetooth, and for example BLE) corresponding to the programming standard for the on-board interface 10 fitted to the beacon 5, and a second fixed interface 22 programmed according to a second communication standard (typically WiFi) common to all the base stations 6 and allowing them to communicate with each other.
  • a first communication standard typically Bluetooth, and for example BLE
  • a second fixed interface 22 programmed according to a second communication standard (typically WiFi) common to all the base stations 6 and allowing them to communicate with each other.
  • the system advantageously comprises, for the networking of the base stations 6, a router 23 to which the base stations 6 can be connected by wired (eg Ethernet) or wireless (eg WiFi) link.
  • wired e.g Ethernet
  • wireless e.g WiFi
  • the advantage of this type of communication is that the network of base stations 8 can be easily and quickly installed in a nursing home without interrupting services to people 2.
  • at least one of the base stations 6, called the reference station is connected to the router 23 by wire connection, and the other base stations 6 are connected to the router 23 by wireless link.
  • the system 4 advantageously comprises a monitoring terminal 24 comprising a graphical interface 25 which makes it possible to display messages intended for monitoring personnel.
  • This terminal 24 (for example a workstation, a desktop computer or a laptop, or even a personal assistant of the tablet or smartphone type) is connected by a communication network 26 to the base stations, via the router 23.
  • This network 26 can be of the local (LAN), metropolitan (MAN) or extended (WAN) type. In the example illustrated in FIG. 3, this network 26 is of the WAN type - it is for example. from the Internet. However, network 26 could be local.
  • the monitoring terminal 24 could be installed in a technical room 27 fitted out in building 1.
  • the data collected or calculated for each person 2 by the network of base stations 6 can be stored in a local database 28 or, as illustrated in FIG. 3, remote (by being for example accessible by the terminal 24 via network 26). It is also in this database 28 that the identification sheets of each person 2 can be stored, each one associated in a one-to-one manner with a unique identifier.
  • At least one of the base stations 6 comprises a fixed pressure sensor 29 configured to measure the atmospheric pressure.
  • This pressure sensor 29 is preferably miniaturized. It can be a sensor of the same model as the on-board sensor 11 fitted to the beacons 5.
  • each base station 6 is equipped with it.
  • This fixed pressure sensor 29 makes it possible to measure the absolute atmospheric pressure surrounding the base station 6.
  • the absolute altitude that is to say relative to sea level
  • AO the absolute altitude at which the fixed pressure sensor 29 is located (and therefore the base station 6).
  • the height, denoted HQ, of base station 6 relative to the ground S being known, we deduce the absolute altitude ls of the self (relative to sea level):
  • the electronic components 20, 21, 22, 29 of the base station 8 can be mounted on an integrated circuit card 30.
  • at least the reference base station 8 (and more precisely its fixed processor 19) is electrically supplied by Ethernet cable 31, according to the technology called PoE (Power over Ethernet).
  • PoE Power over Ethernet
  • This technology is conventionally used in the supply of surveillance cameras using the TCP / IP protocol.
  • At least the reference base station 8 is attached to a surveillance camera 32 supplied electrically by Ethernet cable 31.
  • the housing 19 of the base station 6 can be fixed to the camera 32 (by being interposed between it and a wall, for example a wall or a partition), while the electronic card 30 is equipped a pair of Ethernet 33 connectors (RJ45) allowing the card 30 to be connected in series with the camera 32.
  • RJ45 Ethernet 33 connectors
  • the (or each) base station 8 is electrically supplied by connection to the mains.
  • Detecting a fall situation of a person 2 comprises several phases.
  • a preliminary equipment phase consists in providing the (and, in practice, each) person 2 with a tag 5, the unique identifier of which is present in the memory 13 is identical to that corresponding to the identification sheet of this person 2, as stored in the database 28.
  • the tag 5 is advantageously fixed directly on the skin of the person 2, and preferably on one of his shoulder blades (FIG. 8).
  • the beacon 5 is equipped with a sensor 17 temperature
  • the tag is fixed directly on the skin so that the probe 18 is in contact with it (FIG.3A). Maintaining the tag 5 on the skin can be achieved by means of an adhesive tape (eg. Adhesive plaster medical grade).
  • the attachment of the tag 5 on the person can be carried out at the time of the care which is dispensed to him.
  • the beacon 5 can be removed for recharging in the evening, and replaced by a beacon 5 recharged whose unique identifier has been programmed to be associated with the same person 2, so that continuity of service is permanently ensured.
  • the on-board processor 9 is programmed to communicate, via the on-board communication interface 10, with the fixed interfaces 21 of the base stations 8 within range, according to a predetermined periodicity (for example a transmission-reception every two seconds).
  • the BLE protocol consumes little energy, but it is also of short range.
  • an election phase is planned, which consists in choosing, among the base stations 8 of the network, a so-called elected base station 6, the processor 20 of which performs the calculations from the measurements from the on-board sensors 11, 17 and supplied by the on-board processor 9 via the on-board communication interface 10, as well as from the measurements from either the pressure sensor 29 of the reference station 6 and supplied via the router 23, either directly from the pressure sensor 29 of the station 8 elected when it is equipped with it.
  • This election phase includes several stages:
  • the characteristic parameter of the power of the received signal is, in English terminology, called RSSI (Received Signa! Strength Indication), and conventionally measured in dB on a negative scale.
  • RSSI Receiveived Signa! Strength Indication
  • This election phase allows the calculations to be made by the base station 6 which, among all the base stations 8, presents the lowest risk of loss or alteration of the data received from the beacon 5, to the benefit the reliability of the system 4 (and therefore the effectiveness of the detection of falls).
  • the elected station 6 is self-determining, in this case as the one with the lowest RSSI (in absolute value).
  • an evaluation phase which consists in repeating N times (N an integer), according to a predetermined periodicity (typically every two seconds), the following operating sequence:
  • the on-board processor 9 is programmed using instructions for the implementation of operations b), c) and d), while the fixed processor 20 is programmed using instructions for the implementation of operations operations a) and e) to i).
  • the measurements are controlled by the on-board processor 9, while the calculations are carried out by the fixed processor 20.
  • the use of the on-board processor 9 is minimized, to the benefit of a reduced electrical consumption by the latter and of an increased life of the on-board battery 8.
  • An alert signal is then generated only if the alert counter P, which records the number (absolute F or relative) of occurrences where
  • H ⁇ H s and Q> Os exceeds a predetermined alert threshold S (5 being an integer or, respectively, a rational).
  • the alert signal occurs, for example. in the form of a window appearing on the graphical interface 25 of the surveillance terminal 24, for the attention of the surveillance personnel.
  • evaluation phase may also include the following additional operations:
  • the evaluation phase continues and is repeated (if necessary until the issuance of a signal from fall alert).
  • the body temperature T is lower than the threshold temperature Ts, a loss signal (independent of the warning signal) is generated, which corresponds to a situation in which the tag 5 is no longer worn (which means that person 2 is no longer being watched and is therefore in danger).
  • the elected base station 8 can be renewed periodically. This renewal can occur before each repetition of the evaluation phase. In other words, an election phase precedes each evaluation phase.
  • the network of base stations 6 can also make it possible, thanks to the values of the RSSIs of each, to calculate, by trilateration, the geoiocation of the beacon 5 (and therefore of the person 2) within the building 1.
  • the geolocation of tag 5 can avoid certain false positives.
  • the conditions H ⁇ Hs and Q>& s can be satisfied without the need for an alert signal, for example.
  • the geolocation of the beacon 5 in a particular area can inhibit the emission of an alert signal.
  • a probative visual inspection operation can be provided, e.g. by display, on the graphic interface 25 of the monitoring terminal 24, of an image of the area concerned, supplied by a surveillance camera 32.
  • the evaluation phase lasts ten seconds.
  • five sets of data are collected by the beacon 5 and transmitted to the elected base station 8, which performs five sets of calculations, the results of which are collated in the following five tables (including the value of the alert counter P ):
  • This first example illustrates the fact that a height / low (less than the threshold height Hs) in the last three datasets does not lead to the generation of an alert signal, since the inclination Q remains less than l 'tilt 9s threshold.
  • these data sets can correspond to a situation where person 2 is seated on the ground, without however lying there, e.g. to perform a sporting activity (e.g. stretching).
  • a sporting activity e.g. stretching
  • the first example illustrates the efficiency of the system 4 and of the method used, which avoid nuisance alerts thanks to the combination of conditions (H ⁇ Hs and Q> 0s).
  • the predetermined data is the same as in the first example.
  • This second example illustrates the fact that the fact that the conditions of height ⁇ H ⁇ H s) and of inclination (Q> Os) are simultaneously fulfilled does not necessarily result in the emission of the alert signal, since their repetitiveness it's not enough.
  • the predetermined data is the same as in the first example.
  • the alert signal can also induce the opening, on the graphical interface, of a window displaying an image (supplied by a camera 32) of the zone (identified by the geolocation of the beacon 5) in which is located find person 2, to allow surveillance personnel to check the real situation of person 2 before dispatching medical personnel.
  • This third example illustrates that the warning signal is triggered when the repeatability conditions characteristic of a fall situation is sufficient.

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Abstract

Procédé de détection de chute d'une personne (2), qui comprend une phase d'évaluation incluant les opérations suivantes : mesure de la pression atmosphérique et d'accélérations au niveau de la balise (5); transmission de ces mesures à une station (6) de base; calcul, par la station (6) de base, d'une hauteur et d'une inclinaison de la balise (5); comparaison de la hauteur et de l'inclinaison de la balise (5) avec une hauteur seuil et une inclinaison seuil; si la hauteur de la balise (5) est inférieure à la hauteur seuil et si l'inclinaison de la balise (5) est supérieure à l'inclinaison seuil, incrémentation d'un compteur d'alerte; tant que le compteur est inférieur à un seuil d'alerte, réitérer la phase d'évaluation; dès lors que le compteur est supérieur ou égal au seuil d'alerte, générer un signal d'alerte.

Description

Procédé et système de détection des chutes par double contrôle et répétitivité
L'invention a trait au domaine de la détection automatisée des chutes de personnes, et pius particulièrement des personnes âgées en habitat médicalisé.
Les chutes des personnes âgées sont fréquentes. L’atrophie musculaire, les maladies osseuses (notamment arthrite, arthrose) les maladies neurodégénératives (notamment Parkinson, Charcot) sont à l’origine de nombre d’entre elles. Ces chutes provoquent souvent des fractures (typiquement coi du fémur, bassin, côtes, radius, cubitus), mais elles peuvent avoir des conséquences plus graves lorsque la victime n’est pas prise en charge rapidement par le personnel médical. Ainsi, de nombreux cas de déshydratation sont constatés chaque année chez des personnes ayant chuté et demeurées sans assistance pendant plusieurs heures.
Des mesures ont été prises, cependant il a été d’abord proposé de munir les personnes d’un dispositif portatif d’alerte, relié par voie hertzienne à une centrale capable de dépêcher sur le lieu de la chute, sur activation par la personne, une équipe médicale. Le principal défaut de cette solution est la nécessité pour la personne ayant chuté d’être capable d’activer le dispositif, ce qui, en cas de fracture des membres supérieurs, se révèle extrêmement difficile, voire impossible. Ce système est par ailleurs inopérant en cas de perte de connaissance, ayant précédé (et donc causé) ou suivi la chute.
Pour remédier à ces inconvénients, diverses solutions pius évoluées ont été proposées pour détecter les chutes de manière partiellement ou totalement automatisée.
Il est ainsi connu de filmer les personnes en permanence au moyen de dispositifs optiques stéréoscopiques, comme proposé par le brevet français FR 2985070 (Orme), les images étant, de manière automatisée, analysées et converties en information sur la situation de chute éventuelle.
Mais, pour être fiable et minimiser tant les faux-positifs (personne en station debout ou assise mais détectée comme ayant chuté) que les faux-négatifs (personne ayant chuté mais détectée comme étant en station debout), cette technique nécessite une programmation complexe. P est également connu d’équiper l’habitai de sois instrumentés, cf par ex. la demande internationale WO 2014/053719 (Bostik). Cette technique est plus fiable que la précédente mais elle nécessite par contre d’équiper tous les sols de l'habitat sur lesquels les personnes à surveiller sont amenées à circuler. Il est envisageable d’équiper une maison de retraite lors de sa construction, mais il s’avère presque illusoire d’équiper une maison de retraite en fonctionnement, car la conduite des travaux requiert une interruption des services aux personnes. De plus, les câblages nécessaires à une bonne détection sont sensibles aux perturbations électromagnétiques. En outre, certains animaux domestiques, comme les gros chiens, peuvent générer des faux-positifs lorsqu’ils sont allongés sur le sol.
On voit donc que le besoin persiste de proposer une solution permettant d’évaluer le risque de chute, qui soit efficace, fiable, et dont le matériel nécessaire au fonctionnement puisse, dans une maison médicalisée en fonctionnement, être installé rapidement et sans interruption des services aux personnes.
A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un procédé de détection d’une situation de chute d’une personne, qui comprend :
une phase d’équipement consistant à munir la personne d’une balise intégrant, dans une coque :
o une batterie électrique embarquée ;
o un processeur embarqué, alimenté électriquement par la batterie ;
o une interface embarquée de communication sans fil avec un réseau de stations de base fixes, cette interface étant reliée au processeur embarqué ;
o un capteur embarqué de pression, relié au processeur embarqué ;
o un accéiéromètre embarqué, relié au processeur embarqué et configuré pour délivrer des accélérations suivant trois axes perpendiculaires deux à deux ;
une phase d’élection consistant à choisir, parmi les stations de base du réseau, une station de base dite élue ; une phase d’évaluation consistant à répéter N fois (N un entier), selon une périodicité prédéterminée, la séquence opératoire suivante :
a) affectation, à un compteur P d'alerte (P un entier, P£N ), de la valeur nulle ;
b) sur commande du processeur embarqué, mesure, par le capteur embarqué de pression, de la pression atmosphérique ; c) sur commande du processeur embarqué, mesures, par i’accéléromètre embarqué, des accélérations suivant les trois axes ;
d) sur commande du processeur embarqué, transmission à la station de base élue, par l’interface embarquée, de la pression atmosphérique et des accélérations mesurées ;
e) calcul, par la station de base élue, d’une hauteur de la balise à partir de la pression atmosphérique mesurée ;
f) comparaison de la hauteur de la balise avec une hauteur seuil ; g) à partir des accélérations mesurées, calcul, par la station de base élue, d’une inclinaison de la balise par rapport à la verticale ;
h) comparaison de l’inclinaison de la balise avec une inclinaison seuil ;
i) si la hauteur de la balise est inférieure à la hauteur seuil et si l’inclinaison de la balise est supérieure à l’inclinaison seuil, incrémentation d’une unité du compteur P d’alerte ; tant que P ou - est inférieur à un seuil S d’alerte prédéterminé, réitérer la phase d’évaluation ;
Figure imgf000005_0001
dès lors que P ou est supérieur ou égal au seuil S d’alerte, décréter une situation de chute et générer un signal d’alerte.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, considérées seules ou combinées.
Ainsi, l’une au moins des stations de base peut être équipée d’un capteur de pression, la hauteur seuil étant calculée à partir de la pression atmosphérique mesurée par celui-ci.
En variante, chaque station de base est équipée d'un capteur de pression, et la hauteur seuil est calculée à partir de la pression atmosphérique mesurée par le capteur de pression équipant ia station de base élue.
La hauteur seuil est par ex. de 0,4 m et l'inclinaison seuil de 50°.
La balise peut en outre être équipée d'un capteur embarqué de température, et la phase d’évaluation comprend alors les opérations suivantes :
o mesure, par le capteur embarqué de température, de la température corporelle de la personne ;
o transmission, par l’interface embarquée, de ia température corporelle mesurée à la station de base élue ;
o prise en compte de la température corporelle par la station de base élue et comparaison de celle-ci avec une température seuil.
Il peut dans ce cas être prévu, si 1a température corporelle est inférieure à la température seuil, la génération d'un signai de perte.
La phase d'élection peut par ailleurs comprendre les opérations suivantes :
o réception par plusieurs stations de base d’un signai émis par la balise ;
o détermination, pour chaque station de base, d’un paramètre caractéristique de ia puissance du signai reçu par celle-ci ; o choix, comme station de base élue, de ia station de base dont le paramètre correspond au signai le plus puissant.
Il est proposé, en deuxième lieu, un système de détection d’une situation de chute d’une personne, qui comprend :
des balises intégrant chacune, dans une coque :
o une batterie électrique embarquée ;
o un processeur embarqué, alimenté électriquement ia batterie ; o une interface embarquée de communication sans fil avec un réseau de stations de base fixes, cette interface étant reliée au processeur embarqué ;
o un capteur embarqué de pression, relié au processeur embarqué ;
o un accéiéromètre embarqué relié au processeur au processeur embarqué et configuré pour délivrer des accélérations suivant trois axes perpendiculaires deux à deux ; un réseau de stations de bases fixes, chacune équipée d’un processeur fixe et d'une interface fixe de communication sans fii ; système dans lequel le processeur embarqué et les processeurs fixes sont programmés à l’aide d’instructions pour la mise en œuvre de la phase d’évaluation d’un procédé de détection tel que présenté ci-dessus.
Plus précisément, le processeur embarqué est programmé à l’aide d’instructions pour la mise en œuvre des opérations b), c) et d) de la phase d’évaluation, chaque processeur fixe étant programmé à l’aide d’instructions pour la mise en œuvre des opérations a) et e) à i) de cette phase d’évaluation.
Au moins l’une (éventuellement chaque) station de base peut être alimentée électriquement par câble Ethernet.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront à la lumière de la description d’un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la FIG.1 est une vue en perspective, en arraché partiel, d’un bâtiment accueillant des personnes, et équipé d’un système automatisé de détection d’une situation de chute de ces personnes ; la FIG.2 est une vue de détail, à plus grande échelle, du bâtiment de la FIG.1, dans le médaillon P ;
la FIG.3 est une vue schématique illustrant le système de détection équipant le bâtiment des FIG.1 et FIG.2 ;
la FIG.3À est une vue de détail en coupe de la balise représentée sur la FIG.3Â, prise suivant le pian de coupe illA-IHA et dans le médaillon 11 i A ;
la FIG.4 est une vue schématique en perspective de la balise, sur laquelle est tracé un repère orthogonal associé à i’accéléromètre, et la projection du vecteur gravité sur les trois axes de ce repère ; la FIG.5 est une vue schématique montrant une personne munie d'une balise permettant d’effectuer des mesures nécessaire à l’évaluation du risque de chute ; à gauche, la personne est représentée de dos en station debout ; à droite, la personne est représentée au sol, suite à une chute ;
la FIG.6 est une vue de détail, à plus grande échelle, de la personne de la FIG.5, dans le médaillon VI ; la FIG.7 est une vue schématique en perspective éclatée illustrant un mode possible de réalisation d'une station de base du système d'évaluation du risque de chute, cette station de base comprenant un boîtier et une carte électronique logée dans le boîtier ;
la FIG.8 est une vue schématique en plan de la carte électronique de la station de base de la FIG.7.
Sur la FIG.1 est représenté un bâtiment 1 (en pratique une maison médicalisée) accueillant des personnes 2 dont l’autonomie est réduite en raison d'une maladie ou de l'âge, et nécessitant temporairement ou de manière permanente un suivi médical ainsi qu'un équipement adapté - typiquement des lits 3 médicalisés.
Ges personnes 2 chutent fréquemment. Il est impossible de les empêcher de chuter mais il est souhaitable de leur porter assistance le plus rapidement possible après la chute. Puisqu'il est matériellement impossible de faire suivre chaque personne 2 par un aide-soignant, le bâtiment 1 est équipé d’un système 4 de détection d’une situation de chute, programmé pour évaluer de manière automatique la probabilité qu’une personne 2 a chuté et de générer une alerte si la probabilité de chute est décrétée élevée.
Ce système 4 comprend :
des balises 5, chacune associée à une personne 2 ;
un réseau de stations 6 de base fixes.
Chaque balise 5 est destinée à être portée par la personne 2 à laquelle elle est associée.
Chaque balise 5 est un objet léger de taille réduite (tenant dans la paume de la main). Chaque balise 5 comprend une coque 7 et intègre, dans cette coque 7, divers composants parmi lesquels :
o une batterie 8 électrique embarquée ;
o un processeur 9 embarqué, alimenté électriquement par la batterie 8 ;
o une interface 10 embarquée de communication sans fil avec le réseau de stations 6 de base et reliée au processeur 9 embarqué ;
o un capteur 11 embarqué de pression, relié au processeur 9 embarqué ; o un accéléromèîre 12 embarqué, également relié au processeur 9 embarqué.
La balise 5 peut en outre intégrer une mémoire 13 (de préférence de type mémoire vive ou RAM), reliée au processeur 9 pour le stockage de données issues de (ou destinées à) celui-ci, notamment un identifiant unique associé à la personne 2 destinée à porter la balise.
La coque 7, qui se présente extérieurement sous la forme générale d’un galet plat, est avantageusement réalisée dans une matière plastique apte au contact prolongé avec la peau humaine.
La batterie 8 est typiquement du type au lithium-ion ; ce type de batterie présente l’avantage d’une densité énergétique élevée tout en étant très compacte, et son autodécharge est négligeable.
De préférence, et comme illustré sur la FIG.3, les autres composants 9, 10, 11, 12, 13 mentionnés sont portés par une carte 14 électronique à circuit intégré.
Selon un mode préféré de réalisation, la balise 5 est équipée d’un port 15 d’accès fiiaire, qui peut servir d’interface de iiaison avec un terminai externe (tei qu’un ordinateur), notamment pour permettre la programmation (ou la reprogrammation) du processeur 9 embarqué, en particulier pour associer l’identifiant unique avec une fiche d’identification correspondant à la personne 2 destinée à porter ia balise 5.
Ce port 15 est par ex. du type USB (Universal Serial Port ou port série universel), de préférence Micro-USB, USB type-C, ou éventuellement mini-USB. Le port peut 15 également servir de relais électrique pour recharger la batterie 8 embarquée. Cependant, la batterie 8 embarquée peut également être conçue pour pouvoir être rechargée par induction électromagnétique (c'est-à-dire sans contact).
L’interface 10 embarquée est conçue pour échanger, avec une ou plusieurs interfaces similaires distantes, des données par radiofréquence, typiquement de par ondes UHF sur la bande 2,4 GHz. Le standard de communication employé est par ex. Bluetooth, avantageusement Buetooth Low Energy (BLE).
Le capteur 11 de pression embarqué est un capteur barométrique. Ce capteur 11 est miniaturisé pour pouvoir être intégré à la coque 7, et plus précisément pour pouvoir être monté sur la carte 14. il peut s’agir d’un capteur de type piézocapacitif, typiquement du modèle proposé par la firme Infineon Technologies AG sous la référence DPS310, ou d’un modèle analogue. Le capteur 11 de pression est avantageusement configuré pour fournir des données de pression absolue en hPa (converties à partir d'un signai de tension proportionnel à la pression), avec une résolution importante, typiquement de l’ordre de ±0,008 hPa.
Le capteur 11 de pression est configuré pour effectuer une mesure de la pression atmosphérique. On observera qu’à cet effet ia coque 7 est pourvue d’une ouverture 18 pour que la pression environnant le capteur 11 de pression corresponde effectivement à la pression atmosphérique environnant la balise 5.
Compte tenu de ia relation mathématique (dite formule du nivellement barométrique) qui existe entre elles, pression et altitude sont équivalentes, de sorte que la mesure de ia pression par le capteur 11 permet de déduire par calcul l’altitude absolue (c’est-à-dire par rapport au niveau de ia mer), notée A, à laquelle se trouve le capteur 11 (et donc ia balise 5). Pour les équations, cf. Rolland H u 11 , Practical Meteorology: An Algebra-based Survey of Aîmospheric Science, University of British Columbia, 2016.
En connaissant l’altitude absolue, notée vis, à laquelle se trouve le sol (noté S) sur lequel circule la personne 2 (par des moyens qui seront décrits ci-après), on peut alors en déduire ia hauteur, notée H, à laquelle la balise 5 se trouve par rapport au sol S. En effet :
H = A— As
La valeur de ia hauteur H fournit une information sur la situation de la personne 2 (à supposer qu’elle porte effectivement la balise 5, ce qui peut être vérifié, comme nous ie verrons ci-après). Comme illustré sur la FIG. S, on comprend en effet que, selon ia position de la personne 2 (debout à gauche sur la FIG.5, allongée à droite), la hauteur H peut varier.
En station debout, et pour un adulte de taille moyenne, la balise 5 portée sur l’omoplate se trouve à une hauteur H du soi supérieure à 1 , et, en moyenne, de 1,2m à 1,5m.
En station allongée en revanche, ia balise 5 se trouve à une hauteur H du soi inférieure à 0,4m. Comme les lits 3 médicalisés les plus bas (notamment ceux de type Alzheimer) sont conçus pour s’abaisser jusqu’à une hauteur qui n’est pas inférieure à 0,4 m, une hauteur H caiculée à une valeur inférieure à 0,4m signifie que la personne est allongée sur le sol, et non sur un lit (quel qu’il soit).
D’une manière générale, on peut décréter que la condition selon laquelle la hauteur H est inférieure à une hauteur Hs seuil (avec de préférence H s < 0, 4m, et par ex. ifs = 0,4m) est un indice de chute de la personne 2, sans toutefois que ce seul indice permette d’affirmer que la personne 2 a effectivement chuté.
En effet, la personne 2 peut être accroupie ou assise à même le sol, sans pour autant avoir chuté. Fonder une action d’intervention sur la seule foi de la hauteur H de la balise 5 conduirait donc à de nombreux faux-positifs.
L’accéléromètre 12 est, quant à lui, avantageusement du type MEM8 (MicroElectroMechanical System ou système microélectromécanique), c'est-à-dire qu’il est également miniaturisé pour pouvoir être intégré à la coque 7, et plus précisément pour pouvoir être monté sur la carte 14. Il s’agit par ex. d’un capteur de modèle proposé par la firme Anaiog Devices, Inc. sous la référence ADXL362, ou d’un modèle analogue.
Comme illustré schématiquement sur la FIG.4, il est associé à l’accéléromètre 12 un repère orthogonal direct dont les axes X, Y, Z, perpendiculaires deux à deux, définissent des directions suivant lesquelles des composantes respectives d’une accélération peuvent être mesurées.
Ici, ces composantes sont employées pour déterminer l’orientation de l’accéléromètre 12 (et donc de la balise) dans l’espace.
Comme illustré sur la FIG.6, la personne 2 surveillée (c'est-à-dire dont on cherche à déterminer si elle a ou non chuté) est munie d’une balise 5. La balise 5 est de préférence fixée directement sur la peau, dans une zone difficile d’accès pour la personne 2. Ainsi, dans l’exemple illustrée, la balise 5 est fixée sur une omopiate de ia personne 2.
On note i
G le vecteur gravité mesuré dans le repère (X, Y, Z) à un instant quelconque, et dirigé en tout point verticalement vers le bas, de norme euclidienne 9,80 m.s 2 environ ;
Gx la composante de G suivant l’axe X dans le repère (X, Y, Z) ;
Gy la composante de G suivant l’axe Y dans le repère (X, Y, Z) ;
Gz ia composante de G suivant l'axe Z dans le repère (X, Y, Z) ; GO le vecteur gravité mesuré dans le repère (X, Y, Z) en station debout ;
GQx la composante de G suivant l'axe X dans le repère (X, Y, Z) en station debout ;
Gy la composante de G suivant l'axe Y dans le repère (X, Y, Z) en station debout ;
Gz la composante de G suivant l'axe Z dans le repère (X, Y, Z) en station debout ;
Q l’angle (ou inclinaison) du vecteur G gravité à chaque instant par rapport au vecteur GO gravité mesuré dans le repère (X, Y, Z) en station debout.
Il résulte de ces notations que les vecteurs G gravité s'écrivent, dans le repère (X, Y, Z) :
Figure imgf000012_0001
Selon un premier mode de réalisation, l’accéiéromètre 12 est configuré, et la balise 5 positionnée, pour que le repère (X, Y, Z) corresponde à un repère propre de la personne 2 lorsque celle-ci se tient debout, torse droit : axe Z vertical, axes X et Y horizontaux. Dans ce premier mode de réalisation, Q correspond à l’inclinaison de l’axe Z (et donc de la balise, c'est-à-dire du buste de la personne) par rapport à la verticale, identique à l’angle du vecteur G gravité avec l’axe Z.
Un calcul précis de l'inclinaison q peut être fait grâce aux règles de la géométrie euclidienne. En effet, il ressort des définitions ci-dessus que :
Figure imgf000012_0002
Où
Figure imgf000012_0003
est la norme euclidienne du vecteur G gravité
Figure imgf000012_0004
Il résulte de la combinaison de ces deux équations que l’on peut déduire des seules valeurs de Gx, Gy et Gz (qui sont fournies par l’accéléro ètre 12) la valeur de l’inclinaison Q :
Figure imgf000013_0001
Ainsi, en station debout de la personne 2 (FIG.4, à gauche) :
Gx ::: 0
Figure imgf000013_0002
Par contre, en station allongée de la personne 2 (FIG.4, à droite) :
Gz - 0
d'où :
Q = Arcsin( 0) = p º 90°
La valeur de l'inclinaison Q fournit une information sur la situation de la personne 2 (à supposer qu'elle porte effectivement la balise 5). Ainsi :
lorsque l’axe Z est vertical (ce qui indique que le buste de la personne 2 est vertical), on a :
Q = d OU q :³ 0
lorsque l’axe Z n’est pas vertical (ce qui indique que le buste de la personne 2 est penché), on a en revanche :
0 ¹ 0
Selon un deuxième mode de réalisation, dans l’hypothèse où l’on ne pourrait pas configurer l’accéléromètre 12 ou positionner la balise 5 pour taire en sorte que l’axe Z soit vertical en station debout de la personne 2 (par ex. dans le cas où la personne 2 est atteinte de cyphose), le calcul de l’inclinaison Q est fait différemment, en tenant compte du vecteur GO gravité initial.
Le règles de la géométrie euclidienne montrent que dans ce cas l’angle Q se déduit du produit scalaire de GO et G, lequel se définit en effet comme suit :
Figure imgf000013_0003
D’où il résulte que
Figure imgf000013_0004
Et, comme la norme \\G\\ euclidienne du vecteur G gravité est constante :
Figure imgf000014_0001
On a :
Figure imgf000014_0002
Quel que soit le mode de réalisation choisi parmi les deux qui viennent d’être présentés, on peut décréter que la condition selon laquelle l'inclinaison Q est supérieure à une inclinaison 0s seuil (par ex. Os = 50°) prédéterminée est un indice de chute de la personne 2, sans toutefois que ce seul indice permette d’affirmer que la personne 2 a effectivement chuté.
En effet, la personne 2 peut être allongée sur un lit 3, ou sur un canapé, penchée pour effectuer une action particulière (par ex. lacer ses chaussures), sans pour autant avoir chuté. Fonder une action d’intervention sur la seule foi de l’inclinaison Q de la balise 5 conduirait donc à de nombreux faux-positifs.
Selon un mode particulier de réalisation, la balise 5 intègre en outre un capteur 17 de température embarqué, apte à mesurer la température corporelle, notée T, de la personne 2. Le capteur 17 de température peut être distinct du capteur 11 de pression, tout en étant monté sur la carte 14. Toutefois, le capteur 11 de pression et le capteur 17 de température peuvent être intégrés à un même composant, comme dans le cas du modèle Infineon DPS310 précité.
Comme illustré sur la FIG.3A, le capteur 17 de température peut être associé à une sonde 18 affleurant la coque 7 pour pouvoir venir en contact avec la peau de la personne 2.
La valeur de la température T corporelle fournit un indice sur le port effectif de la balise 5 par la personne 2.
En effet, une température T corporelle normale (de 37°C environ) est sensiblement supérieure à une température ambiante normale (de 20°C environ). Une température 7 corporelle mesurée à une valeur inférieure à une valeur Ts seuil prédéterminée (par ex. de l’ordre de 30°C) signifie par conséquent que la balise 5 n’est plus portée, ce qui permet ainsi d’éviter les faux-positifs dans l’hypothèse où la hauteur H et/ou l’inclinaison Q de la balise 5 pourraient être considérés comme caractéristiques d’une situation de chute. Comme nous l’avons déjà évoqué, ni la hauteur H ni l’inclinaison Q ne sont chacun un indice suffisant permettant de déterminer si la personne 2 a chuté.
C’est pourquoi il est prévu de tenir compte à la fois de la hauteur H et de l’inclinaison Q de la balise 5, la température T pouvant en outre être prise en compte pour éliminer les faux-positifs dus à une éventuelle perte ou un éventuel retrait de la balise 5.
Le réseau de stations 8 de base est pour cela mis à contribution. La terminologie « station de base » est reprise des réseaux de communication, dans lesquels une station de base est classiquement un appareil communiquant intégré à un réseau cellulaire. Chaque station 8 de base est fixe par rapport à la structure du bâtiment ; Comme illustré sur les FIG.1 et FIG.2, les stations 6 sont par ex. montée sur une cloison ou un mur (elles peuvent également être montées au plafond, mais leur maintenance est alors plus acrobatique) du bâtiment 1.
Chaque station 6 de base comprend, dans un boîtier 19 (avantageusement réalisé en matière plastique) un processeur 20 fixe et au moins une interface 21, 22 fixe de communication sans fil, reliée au processeur 20 fixe et apte à communiquer avec l'interface 10 de communication embarquée de chaque balise 5, lorsque celle-ci est à portée.
Selon un mode préféré de communication, chaque station 6 de base est équipée d’au moins deux interfaces fixes de communication sans fil : une première interface 21 fixe programmée selon un premier standard de communication (typiquement Bluetooth, et par ex. BLE) correspondant au standard de programmation de l’interface 10 embarquée équipant la balise 5, et une deuxième 22 interface fixe programmée selon un deuxième standard de communication (typiquement WiFi) commun à toutes les stations 6 de base et permettant à celles-ci de communiquer entre elles.
Le système comprend avantageusement, pour la mise en réseau des stations 6 de base, un routeur 23 auquel les stations 6 de base peuvent être reliées par liaison filaire (par ex. Ethernet) ou sans fil (par ex. WiFi).
L’avantage de ce type de communication est que le réseau de stations 8 de base peut être installé facilement et rapidement dans une maison médicalisée sans interruption des services aux personnes 2. Selon un mode de réalisation particulier, illustré sur la FIG.3, l’une des stations 6 de base au moins, dite station de référence, est reliée au routeur 23 par liaison filai re, et les autres stations 6 de base sont reliées au routeur 23 par liaison sans fil.
Comme on le voit sur la FIG 3, le système 4 comprend avantageusement un terminal 24 de surveillance comprenant une interface 25 graphique qui permet d'afficher des messages à destination d’un personnel de surveillance.
Ce terminai 24 (par ex. une station de travail, un ordinateur de bureau ou un ordinateur portable, ou encore un assistant personnel de type tablette ou Smartphone) est relié par un réseau 26 de communication aux stations de base, via le routeur 23. Ce réseau 26 peut être du type local (LAN), métropolitain (MAN) ou élargi (WAN). Dans l’exemple illustré sur la FIG.3, ce réseau 26 est du type WAN - il s’agit par ex. de l’Internet. Cependant, le réseau 26 pourrait être local. Par exemple, le terminal 24 de surveillance pourrait être installé dans un local 27 technique aménagé au sein du bâtiment 1.
Les données collectées ou calculées pour chaque personne 2 par le réseau de stations 6 de base peuvent être mémorisées dans une base 28 de données locale ou, comme illustré sur la FIG.3, distante (en étant par ex. accessible par le terminal 24 via le réseau 26). C’est également dans cette base 28 de données que peuvent être mémorisées les fiches d’identification de chaque personne 2, chacune associée de manière biunivoque à un identifiant unique.
Selon un mode de réalisation illustré sur la FIG.7, l’une au moins des stations 6 de base comprend un capteur 29 fixe de pression configuré pour effectuer une mesure de la pression atmosphérique. Ce capteur 29 de pression est de préférence miniaturisé. Il peut s’agir d'un capteur de même modèle que le capteur 11 embarqué équipant les balises 5.
Selon un mode de réalisation particulier, seule la station 6 de référence est équipée d’un tel capteur 29 fixe de pression. Selon un autre mode de réalisation, chaque station 6 de base en est équipée.
Ce capteur 29 fixe de pression permet de mesurer la pression atmosphérique absolue environnant la station 6 de base. On en déduit, par calcul, l’altitude absolue (c’est-à-dire par rapport au niveau de la mer), notée AO, à laquelle se trouve le capteur 29 fixe de pression (et donc la station 6 de base). La hauteur, notée HQ, de la station 6 de base par rapport au sol S étant connue, on en déduit l'altitude ls absolue du soi (par rapport au niveau de la mer) :
As = ,40 - H®
Cela permet de calculer la hauteur H de la balise à partir de la mesure barométrique réalisée par le capteur embarqué :
As = A— H = 7IQ— HO
D’où il résulte que :
H = A- AO + HO
Comme on le voit sur la FIG.8, les composants 20, 21, 22, 29 électroniques de la station 8 de base peuvent être montés sur une carte 30 de circuit intégré. Selon un mode préféré de réalisation, au moins la station 8 de base de référence (et plus précisément son processeur 19 fixe) est alimentée électriquement par câble 31 Ethernet, selon la technologie dite PoE (Power over Ethernet).
Cette technologie est classiquement employée dans l’alimentation des caméras de surveillance utilisant le protocole TCP/IP.
De fait, selon un mode de réalisation illustré sur la FIG.7, au moins la station 8 de base de référence est accolée à une caméra 32 de surveillance alimentée électriquement par câble 31 Ethernet. On voit que le boîtier 19 de la station 6 de base peut être fixé à la caméra 32 (en étant par ex. interposé entre elle et une paroi, par ex. un mur ou une cloison), tandis que la carte 30 électronique est équipée d’une paire de connecteurs 33 Ethernet (RJ45) permettant de brancher la carte 30 en série avec la caméra 32.
En variante, la (ou chaque) station 8 de base est alimentée électriquement par raccordement au secteur.
La détection d’une situation de chute d'une personne 2 comprend plusieurs phases.
Une phase d’équipement, préliminaire, consiste à munir la (et, en pratique, chaque) personne 2 d’une balise 5, dont l’identifiant unique présent dans la mémoire 13 est identique à celui correspondant à la fiche d’identification de cette personne 2, telle que mémorisée dans la base de données 28.
Comme nous l’avons vu, la balise 5 est avantageusement fixée directement sur la peau de la personne 2, et de préférence sur l’une de ses omoplates (FIG.8). Lorsque la balise 5 est équipée d’un capteur 17 de température, la balise est fixée directement sur la peau de manière que la sonde 18 soit au contact de celle-ci (FIG.3A). Le maintien de la balise 5 sur la peau peut être assuré au moyen d’une bande adhésive (par ex. du sparadrap de qualité médicale).
La fixation de la balise 5 sur la personne peut être effectuée au moment des soins qui lui sont dispensés. La balise 5 peut être retirée pour recharge le soir, et remplacée par une balise 5 rechargée dont l’identifiant unique a été programmé pour être associé à la même personne 2, de sorte que la continuité de service est assurée en permanence.
On voit que l’équipement des personnes 2 par les balises 5 ne nécessite aucune intervention particulière sur le bâtiment 1, ni aucune interruption des services aux personnes 2.
Le processeur 9 embarqué est programmé pour dialoguer, via l’interface 10 de communication embarquée, avec les interfaces 21 fixes des stations 8 de bases à portée, selon une périodicité prédéterminée (par ex. une émission-réception toutes les deux secondes).
Le protocole BLE consomme peu d’énergie, mais il est également de faible portée.
Pour optimiser la consommation énergétique et éviter la redondance des calculs, il est prévu une phase d’élection, qui consiste à choisir, parmi les stations 8 de base du réseau, une station 6 de base dite élue, dont le processeur 20 effectue les calculs à partir des mesures issues des capteurs 11, 17 embarqués et fournis par le processeur 9 embarqué via l’interface 10 de communication embarquée, ainsi qu’à partir des mesures issues soit du capteur 29 de pression de la station 6 de référence et fournies via le routeur 23, soit directement du capteur 29 de pression de la station 8 élue lorsqu’elle en est équipée.
Cette phase d’élection comprend plusieurs étapes :
o réception par plusieurs stations 6 de base (à portée de la baiise 5) d'un signai émis par la baiise 5 ;
o détermination, pour chaque station 6 de base réceptrice, d'un paramètre caractéristique de la puissance du signal reçu par celle-ci ;
o choix, comme station 6 de base élue, de la station 8 de base dont le paramètre correspond au signal le plus puissant. Le paramètre caractéristique de la puissance du signai reçu est, dans la terminologie anglo-saxone, appelé RSSI (Received Signa! Strength Indication), et classiquement mesuré en dB sur une échelle négative. Ainsi, il est possible de comparer les valeurs absolues des valeurs des RSSI des différentes stations 6 de base, ia valeur absolue la plus faible correspondant au signa! le plus fort et désignant par conséquent la station 8 de base la plus proche de la balise 5 (et donc de ia personne 2). En pratique, les stations 6 de base se communiquent entre elles leurs valeurs respectives de RSSI, chaque station 8 de base ayant ainsi connaissance des RSSi des autres stations 6 de base.
Cette phase d’élection permet de faire réaliser les calculs par la station 6 de base qui, parmi l’ensemble des stations 8 de base, présente ie plus faible risque de perte ou d’altération des données reçues de la balise 5, au bénéfice de la fiabilité du système 4 (et donc de l’efficacité de la détection des chutes). En pratique, la station 6 élue se détermine d’elie-même, en l'espèce comme celle dont ie RSSI est le plus faible (en valeur absolue).
Une fois la phase d’élection achevée, il est prévu une phase d’évaluation qui consiste à répéter N fois {N un entier), selon une périodicité prédéterminée (typiquement toutes les deux secondes), la séquence opératoire suivante :
a) affectation par le processeur 20 fixe, à un compteur P d’alerte (P un entier, P £ N ), de la valeur nulle ;
b) sur commande du processeur 9 embarqué, mesure, par le capteur 11 embarqué de pression, de ia pression atmosphérique ;
c) sur commande du processeur 9 embarqué, mesures, par i’accéiéromètre 12 embarqué, des accélérations Gx, Gy et Gz suivant les trois axes X, Y et Z ;
d) sur commande du processeur 9 embarqué, transmission par i’ ί n te rf ace 10 embarquée, à la station 6 de base élue, de la pression atmosphérique mesurée et des accélérations Gx, Gy et Gz mesurées ;
e) calcul, par la station 6 de base élue, de ia hauteur H de ia balise par rapport au sol S, à partir de la pression atmosphérique mesurée et de la pression atmosphérique mesurée par la station 6 de base élue ou par la station 6 de base de référence ; f) comparaison, par la station 6 de base élue, de la hauteur H de la balise avec une hauteur Hs seuil prédéterminée (par ex. Hs = 0,4 m.) ;
g) à partir des accélérations mesurées, calcul, par la station 6 de base élue, de l’inclinaison Q de la balise 5 par rapport à la verticale ;
h) comparaison, par la station 6 de base élue, de l’inclinaison Q de la baiise 5 avec une inclinaison 9s seuil (par ex. Os ~ 50°) ; i) si la hauteur H de la balise est inférieure à la hauteur Hs seuil et si l’inclinaison Q de la balise est supérieure à l’inclinaison 0s seuil, incrémentation, par la station 6 de base, d’une unité du compteur P d'alerte : P = P + 1.
Le processeur 9 embarqué est programmé à l’aide d’instructions pour la mise en œuvre des opérations b), c) et d), tandis que le processeur 20 fixe est programmé à l’aide d’instructions pour la mise en œuvre des opérations a) et e) à i).
En d’autres termes, les mesures sont commandées par le processeur 9 embarqué, tandis que les calculs sont effectués par le processeur 20 fixe. De la sorte, on minimise l'utilisation du processeur 9 embarqué, au bénéfice d’une consommation électrique réduite par celui-ci et d’une durée de vie accrue de la batterie 8 embarquée.
Le fait d’effectuer une répétition des mesures (et des calculs) N fois avant de décréter (ou non) une situation de chute permet d’éviter qu’un faux positif (cas où H < Hs et Q > Os sans que la personne n’ait en réalité chuté) ne conduise à générer une alerte qui s’avérerait ensuite injustifiée.
Un signal d’alerte n’est alors généré que si le compteur P d’alerte, qui comptabilise le nombre (absolu F ou relatif ) d’occurrences où
H < H s et Q > Os, dépasse un seuil S d’alerte prédéterminé (5 étant un entier ou, respectivement, un rationnel).
En d’autres termes :
tant que P (ou ) est inférieur au seuil 5 d’alerte, la phase d’évaluation est réitérée ; dès lors que F (ou est supérieur ou égal au seuil S d'alerte, une situation de chute est décrétée et un signai d’alerte est généré.
Le signal d’alerte se présente par ex. sous forme d’une fenêtre apparaissant sur l’interface 25 graphique du terminal 24 de surveillance, à l’attention du personnel de surveillance.
En outre, comme déjà évoqué, la phase d'évaluation peut en outre comprendre les opérations supplémentaires suivantes :
o sur commande du processeur 9 embarqué, mesure, par le capteur 17 embarqué de température, de la température T corporelle de la personne 2 ;
o transmission, par l'interface 10 embarquée, de la température T corporelle mesurée, à la station 8 de base élue ;
o prise en compte de la température T corporelle par la station 6 de base élue et comparaison de cette température T corporelle avec une température Ts seuil.
Tant que la température T corporelle est supérieure à la température Ts seuil (par ex. Ts = 25°C), la phase d’évaluation se poursuit et se répète (le cas échéant jusqu’à l'émission d’un signai d’alerte de chute). En revanche, lorsque la température T corporelle est inférieure à la température Ts seuil, un signal de perte (indépendant du signai d’alerte) est généré, qui correspond à une situation dans laquelle la balise 5 n’est plus portée (ce qui signifie que la personne 2 n’est plus surveillée et se trouve donc en danger).
Comme la personne 2 se déplace dans le bâtiment 1, la station 8 de base élue peut être renouvelée périodiquement. Ce renouvellement peut se produire avant chaque répétition de la phase d’évaluation. En d’autres termes, une phase d’élection précède chaque phase d’évaluation.
De manière subsidiaire, le réseau de stations 6 de base peut également permettre, grâce aux valeurs des RSSI de chacune, de calculer, par trilatération, la géoiocalisation de la balise 5 (et donc de la personne 2) au sein du bâtiment 1.
La géolocalisation de la balise 5 peut permettre d’éviter certains faux positifs. Ainsi, si le bâtiment 1 est équipé d’une salie de sport, les conditions H < Hs et Q > &s peuvent être satisfaites sans pour autant que doive être émis un signal d’alerte, par ex. dans le cas où la personne 2 effectue un exercice de sport particulier, tel que des relevés de buste sur un tapis de soi. Dans ce cas, la géolocalisation de la balise 5 dans une zone particulière (comme une salle de sport) peut inhiber l’émission d’un signal d’alerte. En revanche, dans ce cas, et à supposer que les conditions vérifiant une situation de chute perdurent sur plusieurs (par ex. deux) phases successives d’évaluation, il peut être prévu une opération probatoire de contrôle visuel, par ex. par affichage, sur l’interface 25 graphique du terminai 24 de surveillance, d'une image de la zone concernée, fournie par une caméra 32 de surveillance.
On fournit à présent trois exemples illustratifs de ce qui précède. Premier exemple
Dans cet exemple, on tient compte, pour la génération d’une alerte, du nombre - N relatif d’occurrences où H < Hs et 8 > Os .
Les données prédéterminées sont les suivantes : N = 5 ; Hs = 0,4m ; 8s = 50° ; Ts = 25°C ; 5 = 0, 55.
Dans ce cas, pour une périodicité de répétition des échanges entre la balise 5 et la station 6 élue de deux secondes, la phase d’évaluation dure dix secondes. Pendant cette phase, cinq jeux de données sont collectés par la balise 5 et transmis à la station 8 de base élue, qui effectue cinq jeux de calculs dont les résultats sont rassemblés dans les cinq tableaux suivants (incluant la valeur du compteur P d’alerte) :
H Q T P
1,30m 10 35 °C 0
Figure imgf000022_0001
0,38m 32 35 °C 0 La température T corporelle étant toujours supérieure à la température Ts seuil, aucun signal de perte n'est généré.
Par ailleurs, on voit que :
Figure imgf000023_0001
C'est-à-dire que :
P
— <S
N
Aucun signal d'alerte n’est donc généré, et la phase d’évaluation est réitérée avec maintien à zéro du compteur F d’alerte.
Ce premier exemple illustre le fait qu’une hauteur / faible (inférieure à la hauteur Hs seuil) dans les trois derniers jeux de données ne conduit pas à la génération d’un signai d’alerte, car l’inclinaison Q demeure inférieure à l’inclinaison 9s seuil.
En pratique, ces jeux de données peuvent correspondre à une situation où la personne 2 est assise au sol, sans y être cependant allongée, par ex. pour accomplir une activité sportive (par ex. faire des étirements).
Le premier exemple illustre l’efficacité du système 4 et de la méthode employés, qui évitent les alertes intempestives grâce au cumul des conditions (H < Hs et Q > 0s).
Deuxième exemple
Dans ce deuxième exemple, les données prédéterminées sont les mêmes que dans le premier exemple.
Les mesures et les calculs fournissent cependant les résultats suivants :
Figure imgf000023_0002
Figure imgf000024_0001
1 m 25 35 °C 2
La température T corporelle étant toujours supérieure à la température Ts seuil, aucun signal de perte n’est généré.
Par ailleurs, on voit que :
Figure imgf000024_0002
C’est-à-dire que :
Figure imgf000024_0003
Aucun signal d’alerte n’est donc généré, et la phase d’évaluation est réitérée avec remise à zéro du compteur P d’alerte.
Ce deuxième exemple Illustre le fait que le fait que les conditions de hauteur {H < H s) et d’inclinaison (Q > Os) soient simultanément remplies n’aboutit pas nécessairement à l’émission du signai d’alerte, car leur répétitivité n’est pas suffisante.
En l’espèce, on voit dans le dernier tableau que la hauteur H de la balise redevient supérieure au seuil Hs, ce qui signifie que, si la personne avait pu chuter dans les secondes qui ont précédé, elle s’est immédiatement relevée.
Emettre un signai d’alerte aurait donc conduit à un faux-positif. T roisième exemple
Dans ce troisième exemple, les données prédéterminées sont les mêmes que dans le premier exemple.
Les mesures et les calculs fournissent cependant les résultats suivants :
H Q T P
Figure imgf000024_0004
1 ,10m 30 35 °C 0
Figure imgf000025_0001
0,25m 87° 35°C 3
La température T corporelle étant toujours supérieure à la température Ts seuil, aucun signal de perte n’est généré.
Par ailleurs, on voit que :
Figure imgf000025_0002
C’est-à-dire que :
Figure imgf000025_0003
La répétitivité des conditions caractéristiques d'une situation de chute (H < H s et Q > 9s) est suffisante et un signal d’alerte est donc généré à la fin de la phase d’évaluation. Ce signal est transmis au terminal 24 de surveillance, sur l’interface 25 duquel s’affiche par exemple une fenêtre appelant le personnel de surveillance à prendre les mesures nécessaires - typiquement la commande d’une intervention sur place du personnel médical, susceptible de porter assistance à la personne 2 dont la chute est présumée.
Le signal d’alerte peut également induire l'ouverture, sur l’interface 25 graphique, d’une fenêtre affichant une image (fournie par une caméra 32) de la zone (identifiée grâce à la géolocalisation de la balise 5) dans laquelle se trouve la personne 2, pour permettre au personnel de surveillance de contrôler la situation réelle de la personne 2 avant de dépêcher le personnel médical.
Ce troisième exemple illustre le fait que le signai d’alerte n’est déclenché que lorsque la répétitivité des conditions caractéristiques d’une situation de chute est suffisante.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection d’une situation de chute d’une personne (2), qui comprend :
une phase d’équipement consistant à munir la personne (2) d’une balise (5) intégrant, dans une coque (7) :
o une batterie (8) électrique embarquée ;
o un processeur (9) embarqué, alimenté électriquement par la batterie (8) ;
o une interface (10) embarquée de communication sans fil avec un réseau de stations (8) de base fixes, cette interface (10) étant reliée au processeur (9) embarqué ;
o un capteur (11) embarqué de pression, relié au processeur (9) embarqué ;
o un accéléromètre (12) embarqué, relié au processeur (9) embarqué et configuré pour délivrer des accélérations (Gx, Gy, Gz) suivant trois axes (X, Y, Z) perpendiculaires deux à deux ; une phase d’élection consistant à choisir, parmi les stations (6) de base du réseau, une station (6) de base dite élue ;
une phase d'évaluation consistant à répéter N fois (N un entier), selon une périodicité prédéterminée, la séquence opératoire suivante :
a) affectation, à un compteur P d’alerte (P un entier, P £ N), de la valeur nulle ;
b) sur commande du processeur (9) embarqué, mesure, par le capteur (11) embarqué de pression, de la pression atmosphérique ;
c) sur commande du processeur (9) embarqué, mesures, par G accéléromètre (12) embarqué, des accélérations (Gx, Gy, Gz) suivant les trois axes (X, Y, Z) ;
d) sur commande du processeur (9) embarqué, transmission à la station (6) de base élue, par l’interface (10) embarquée, de la pression atmosphérique et des accélérations (Gx, Gy, Gz) mesurées ;
e) calcul, par la station (6) de base élue, d'une hauteur (H) de la balise (5) à partir de la pression atmosphérique mesurée ; f) comparaison de la hauteur {H) de la balise (5) avec une hauteur {H s) seuil ;
g) à partir des accélérations { Gx , Gy, Gz) mesurées, calcul, par la station (6) de base élue, d’une inclinaison (Q) de la balise par rapport à la verticale ;
h) comparaison de l'inclinaison (Q) de la balise (5) avec une inclinaison (Os) seuil ;
i) si la hauteur (H) de la balise (5) est inférieure à la hauteur (H s) seuil et si l’inclinaison ( Q ) de la balise (5) est supérieure à l’inclinaison (6s) seuil, incrémentation d’une unité du compteur P d’alerte ;
tant que P ou -
Figure imgf000027_0001
est inférieur à un seuil S d'alerte prédéterminé, réitérer la phase d’évaluation ;
Figure imgf000027_0002
dès lors que Pou est supérieur ou égal au seuil 5 d’alerte, décréter une situation de chute et générer un signal d’alerte.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l’une au moins des stations (6) de base étant équipée d’un capteur (29) de pression, la hauteur (H s) seuil est calculée à partir de la pression atmosphérique mesurée par celui-ci.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, chaque station (6) de base étant équipée d’un capteur (29) de pression, la hauteur (Hs) seuil est calculée à partir de la pression atmosphérique mesurée par le capteur (29) de pression équipant la station (8) de base élue.
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur ( Hs ) seuil est de 0,4 m et l’inclinaison (0s) seuil de 50°.
5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, la balise (5) étant équipée d’un capteur (17) embarqué de température, la phase d’évaluation comprend les opérations suivantes :
o mesure, par le capteur (17) embarqué de température, de la température (T) corporelle de la personne (2) ;
o transmission, par l’interface (10) embarquée, de la température (T) corporelle mesurée à la station (6) de base élue ; o prise en compte de la température (T) corporelle par la station (6) de base élue et comparaison de celle-ci avec une température {T s) seuil.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comprend, si la température (T) corporelle est inférieure à la température {T s) seuil, la génération d’un signal de perte.
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase d’élection comprend les opérations suivantes :
o réception par plusieurs stations (8) de base d'un signal émis par la balise (5) ;
o détermination, pour chaque station (6) de base, d’un paramètre caractéristique de la puissance du signai reçu par celle-ci ; o choix, comme station (8) de base élue, de la station (8) de base dont le paramètre correspond au signai le plus puissant.
8. Système (4) de détection d’une situation de chute d’une personne (2), qui comprend :
des balises (5) intégrant chacune, dans une coque (7) :
o une batterie (8) électrique embarquée ;
o un processeur (9) embarqué, alimenté électriquement la batterie (8) ;
o une interface (10) embarquée de communication sans fil avec un réseau de stations (8) de base fixes, cette interface (10) étant reliée au processeur (9) embarqué ;
o un capteur (11) embarqué de pression, relié au processeur (9) embarqué ;
o un accéléromètre (12) embarqué relié au processeur au processeur (9) embarqué et configuré pour délivrer des accélérations {Gx, Gy, Gz) suivant trois axes (X, Y, Z) perpendiculaires deux à deux ;
un réseau de stations (6) de bases fixes, chacune équipée d’un processeur (20) fixe et d’une interface (21) fixe de communication sans fil ;
ce système (4) de détection étant caractérisé en ce que le processeur (9) embarqué et les processeurs (20) fixes sont programmés à l’aide d’instructions pour la mise en œuvre de la phase d’évaluation d’un procédé de détection selon l’une des revendications précédentes.
9. Système (4) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le processeur (9) embarqué est programmé à l’aide d’instructions pour la mise en œuvre des opérations b), c) et d) de la phase d’évaluation, chaque processeur (20) fixe étant programmé à l’aide d’instructions pour la mise en oeuvre des opérations a) et e) à i) de la phase d’évaluation.
10. Système (4) selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce qu’au moins une station (6) de base est alimentée électriquement par câble (31) Ethernet.
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