Brevet FR2760116A1 — publié le 19980828

La présente invention concerne un dispositif permettant de déclencher automatiquement une alarme en cas de chute de personne, se plaçant ainsi dans le domaine de la protection des individus. Les téléalarmes sont traditionnellement constituées d'une télécommande et d'un transmetteur reliés à une centrale de réception (centres de secours ou organismes spécialisés) par l'intermédiaire du réseau téléphonique. Lorsqu'une personne est victime d'un malaise ou d'une chute, elle pourra alerter les secours par l'intermédiaire de la télécommande qu'elle porte sur elle. Ces dispositifs requièrent donc une action volontaire de la personne, mais dans le cas où la personne se retrouve inconsciente après le malaise ou la chute, celle-ci ne pourra pas donner l'alerte et ne pourra donc pas être secourue. L'invention concerne un dispositif permettant de remédier à cet inconvénient. II comporte en effet un système permettant de détecter une chute (et donc indirectement un malaise) et d'avertir automatiquement (sans que la personne ait à déclencher elle même l'alerte) les secours, ceci en conservant la possibilité de l'action volontaire. Le dispositif est composé d'un boîtier de détection de la chute lié à la personne au plus près du centre de gravité. Après une détection de la chute, L'alerte pourra être donnée de la même façon que les téléalarmes actuelles à savoir par l'intermédiaire d'un transmetteur relié à une centrale de réception. Un objet de l'invention consiste donc à déterminer lors de tout déplacement et en particulier lors d'une chute, les caractéristiques mécaniques des mouvements d'une personne telles que l'élongation, la vitesse, I'accélération. Un autre objet de l'invention consiste à comparer ces caractéristiques mécaniques du mouvement à des références prédéterminées par des essais en grandeur réelle et des modélisations du corps humain en situation de chute permettant ainsi d'obtenir une identification d'un mouvement à une chute réelle. Par modélisation mécanique du corps humain et expérimentation en grandeur réelle, il est possible de connaitre les paramètres à mesurer afin de caractériser une chute. D'un point de vue mécanique une chute involontaire se traduit par des paramètres tels qu'élongation vitesse. accélération, qui peuvent être différenciés par rapport à des mouvements communs de la personne (marche, mise en position assise ou couchée, etc.) Un autre objet de l'invention consiste à déclencher une alarme lorsque cette identification est obtenue. Un autre objet de l'invention consiste à permettre le couplage des caractéristiques mécaniques à des caractéristiques de types physiologiques telles que modification du rythme cardiaque, activité cérébrale, température, activité musculaire, etc.... Un autre objet de l'invention consiste à permettre un dialogue par la parole entre la personne et le centre de secours. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. L'invention ainsi définie sera mieux comprise grâce aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs. La figure I est une illustration schématique de l'ensemble de l'appareil détecteur de chute selon l'invention. La figure 2 est une illustration de l'agencement des dispositifs capteurs électromécaniques. La figure 3 est une illustration du module d'adaptation et de traitement des signaux. La figure 4 est une illustration du module de décision de déclenchement de l'alerte. La figure 5 est une illustration d'une option permettant le dialogue entre la personne et le centre de secours La figure 6 représente de façon réduite le synoptique de fonctionnement du mode de réalisation préféré de l'appareil détecteur de chute selon l'invention. La figure 7 est une illustration du principe de réalisation d'un inclinomètre. La figure I représente donc schématiquement l'organisation complète de l'appareil. Il comprend un boîtier (1) abritant les sous-ensembles suivant: - les dispositifs capteurs électromécaniques (2) permettant de mesurer instantanément et de façon continue la vitesse du mouvement selon deux axes, mesures transformées en signaux électriques. - un module d'adaptation (3) et de traitement des dits signaux réalisant une amplification et un filtrage, une opération de dérivation pour en déduire l'accélération du mouvement et une opération d'intégration pour en déduire l'élongation. II permet de fournir à sa sortie des signaux électriques significatifs des paramètres cités précédemment. - un module de comparaison (4) ayant pour rôle de comparer l'amplitude de ces derniers signaux à des valeurs caractéristiques d'une chute permettant le déclenchement de l'alerte si un dépassement est observé. - une transmission (5) par liaison hertzienne ou infrarouge communiquant l'alerte à un transmetteur relié à une centrale de réception. - la source d'énergie et sa mise en ou hors service (6). - un bouton poussoir ( 13) pour déclencher volontairement une alerte ou interrompre une détection à tort. - un sous-ensemble optionnel (8) de dialogue vocal entre la personne porteuse du dispositif et le centre de secours. - la fixation (9) par une ceinture ou un autre moyen à la personne. La figure 2 représente schématiquement l'agencement des capteurs. Il est nécessaire d'acquérir les paramètres suivant deux axes, I'un noté Y matérialisant le sens de déplacement avant/arrière de la personne, L'autre noté X matérialisant le sens de déplacement droite/gauche. Sur chacun de ces axes un capteur de type gyromètre produit une tension proportionnelle à la vitesse de rotation autour de cet axe. Une réalisation préférentielle utilise des gyromètres (lOa) et (lOb) mesurant à l'aide de céramiques piezoélectriques la force de Coriolis engendrée par la rotation. Dans ce cas il est possible d'obtenir pour chacun des deux capteurs un signal de l'ordre de quelques millivolts pour une vitesse angulaire d'un degré par seconde. Un inclinomètre (11) constitue le troisième capteur qui permet de recaler le calcul de trajectoire et de prévenir toute détection intempestive tant que l'inclinaison de la personne n'a pas atteint une valeur limite (typiquement 80 ) par rapport à l'axe vertical. Une réalisation préférentielle d'un inclinomètre est montré schématiquement par la Figure 3. Il est constitué par un logement (20) délimité par un cône mâle et un cône femelle en matière isolante dans lequel peut se mouvoir une bille de mercure (21). Lorsque l'inclinaison dépasse un angle de 90O moins le demi angle du cône, un contact électrique est établi entre deux électrodes circulaires (22) refermant le logement. La figure 3 représente schématiquement le module électronique qui adapte et traite les signaux issus des capteurs. Pour chaque signal issu des gyromètres un amplificateur /filtre passe bas (17a) et (17b) délivre un signal (P) proportionnel à la vitesse de rotation. Ce signal est aussi transformé par une opération de dérivation (24a) et (24b) en un signal significatif de l'accélération (D) et par une opération d'intégration (23a) et (23b) en élongation (1). Le signal issu de l'inclinomètre est conditionné (25) pour donner un signal tout ou rien (A). L'homme de l'art utilisera la technologie appropriée de type connue pour mettre en oeuvre ces traitements. Une réalisation préférentielle utilise un microprocesseur connu en soi. La figure 4 représente schématiquement le module électronique de comparaison qui décide et déclenche la transmission de l'alerte. Chacun des signaux D, I, P, A, est comparé dans un microprocesseur (12) à une valeur limite prédéterminée par la modélisation mécanique du corps humain et l'expérimentation en grandeur réelle. Lorsque la combinaison de ces signaux atteint les valeurs limites, un ordre (liaison 16) est envoyé à la partie transmission (5) qui déclenchera un signal sonore par l'intermédiaire d'un bruiteur (14) et acheminera le message d'alerte par liaison hertzienne ou infrarouge après quelques secondes selon des procédures de type connue. Un bouton poussoir (13) est connecté à ce microprocesseur, afin de permettre le déclenchement volontaire de l'alerte ou d'invalider une détection intempestive de chute. Dans le but d'obtenir le maximum d'efficacité du dispositif et ainsi que permettent de le définir les différents essais en grandeur réelle, une personnalisation des valeurs limites est introduite dans l'organe de décision. Au minimum seront pris en compte la taille (2 valeurs) et le poids (2 valeurs) de la personne. Cette personnalisation peut se faire au moment de l'installation du dispositif par l'intermédiaire d'interrupteurs miniatures (15) relié au microprocesseur. Le déclenchement de l'alerte (26) peut aussi s'obtenir par l'arrivée d'un ordre (liaison 7) issu du traitement de capteurs de paramètres physiologiques tels que décrits plus haut. La figure 5 représente schématiquement une option du dispositif permettant un dialogue vocal entre la personne et le centre de secours. Elle comporte un microphone (19) relié à la partie transmission et un haut parleur (18) relié à un module de réception (18). L'objet de cette option est de pouvoir dialoguer avec la personne à chaque instant et en particulier à la suite d'un déclenchement d'alerte. On peut ainsi améliorer les procédures (déjà existantes sur les alarmes volontaires qui demandent de rappeler des voisins ou appel direct par l'intermédiaire du téléphone avant toute décision d'intervention) et rassurer la personne en attendant des secours. Une réalisation préférentielle pourra utiliser directement les circuits d'adaptation conçus pour la téléphonie portative. En se reportant à la figure 6, on trouve un synoptique du fonctionnement des circuits de déclenchement de l'alerte. Au niveau 28, est représentée la phase de mise sous tension et d'initialisation du séquencement. Les niveaux 29, 31, 33, correspondent à la mesure en permanence des paramètres et aux opérations décrites par la figure 3 ,en particulier le niveau 29 surveillant les valeurs proportionnelles à la vitesse P des mesures amplifiées et filtrées des deux gyromètres permet à la jonction 30 de décider du dépassement de la valeur limite imposée. Il en de même pour les niveaux 31 et 33 associés aux jonctions 32 et 34 pour les paramètres élongation et accélération. Si toutes les jonctions conduisent à l'alternative symbolisée par la jonction 35, alors celle ci teste si l'inclinaison de la personne est supérieure à la valeur imposée par le signal A de l'inclinomètre (11), confirmant ainsi la chute de la personne. Le niveau 36 est alors activé pour déclencher par la suite l'alerte et immédiatement met en route le bruiteur(l4). Le niveau 35 introduit une minuterie d'environ quelques secondes avant de passer l'ordre à la transmission radio. Ceci permet en cas de déclenchement intempestif, d'annuler l'ordre par action sur le bouton poussoir (jonction 37). Le niveau 39 envoie l'ordre d'alerte au module de transmission. Il permet également d'envoyer l'ordre par action directe sur le bouton poussoir (13). Ce niveau permet également d'interrompre l'alerte si l'ordre est déclenché par une chute et qu'il y a une action volontaire sur le bouton poussoir (13). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la surveillance de personnes âgées, ou handicapées, ou d'enfants. II peut être mis en oeuvre dans le cadre de maisons spécialisées (retraite, centre de séjour post hospitalier, etc....) ou plus judicieusement pour aider au maintien à domicile. permettant ainsi de meilleures conditions de vie et une diminution des coûts sociaux. Le dispositif selon l'invention pourra aussi trouver des applications dans le milieu industriel ou autre afin de télésurveiller des employés travaillant seuls et/ou dans des environnements dangereux REVENDICATIONS l-Dispositif pour déclencher automatiquement une alarme en cas de chute d'une personne caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens (2) permettant de suivre la trajectoire du mouvement d'une personne et de convertir ce mouvement en signaux électriques. - des moyens (3) permettant à partir de ces signaux électriques de déterminer l'élongation, la vitesse et l'accélération du mouvement - des moyens (4) permettant de comparer l'amplitude de ces signaux représentatifs du mouvement à des valeurs prédéterminées de façon à produire un ordre lorsque la combinaison de ces signaux dépasse un seuil préétabli caractérisant une chute de façon à déclencher une alarme à partir de cet ordre. - des moyens (5) destinés à transmettre cette alarme à un centre de secours. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant de suivre la trajectoire sont constitués d'une part par deux capteurs électromécaniques de type gyromètre (10a) et (lOb) disposés selon deux axes perpendiculaires de façon à permettre la détection des mouvements droite/gauche et avant/arrière de la personne et d'autre part d'un inclinomètre (11) destiné à recaler le calcul de trajectoire ainsi que de prévenir une détection de chute alors que l'inclinaison n'a pas atteint une valeur prédéterminée, les capteurs électromécaniques et l'inclinomètre fonctionnant indépendamment les uns des autres. 3-Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que 'inclinométre (11) est constitué de deux cônes coaxiaux de hauteur différente de façon à ménager un logement (20) dans lequel peut se mouvoir une bille de mercure (21), la dite bille de mercure venant en contact avec deux électrodes circulaires (22) refermant le logement (20). 4-Dispositif selon les revendications 1,2 et3 caractérisé en ce que les moyens permettant de déterminer l'élongation, la vitesse et l'accélération du mouvement sont constitués d'un amplificateur/filtre passe bas (17a) et (17b) délivrant un signal proportionnel à la vitesse de rotation disposé à la sortie des capteurs électromécaniques de type gyromètre, le dit amplificateur/filtre passe bas étant relié à un intégrateur (23a) et (23b) délivrant un signal représentatif de l'élongation, à un dérivateur (24a) et (24b) délivrant un signal représentatif de l'accélération, une sortie reliée directement à l'amplificateur/filtre passe bas délivrant un signal représentatif de la vitesse. 5-Dispositifselon les revendications 1,2 et3 caractérisé en ce que l'inclinomètre (Il) est relié à un conditionneur (25) permettant de délivrer un signal permettant de recaler le calcul de trajectoire ainsi que de prévenir une détection de chute alors que l'inclinaison n'a pas atteint une valeur prédéterminée. 6- Dispositif selon les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble caractérisé en ce que les moyens (4) permettant de comparer l'amplitude des signaux représentatifs du mouvement à des valeurs prédéterminées de façon à produire un ordre déclenchant une alarme sont constitués d'un microprocesseur de type connu en soi dont les entrées sont reliées aux connexions transportant les signaux représentatifs du mouvement et dont l'une des sorties est reliée au moyen (5) destiné à transmettre l'alarme au centre de secours. 7-Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que les moyens destinés à transmettre l'alarme à un centre de secours sont constitués par un émetteur de type herztien ou infrarouge. 8-Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'un bouton poussoir (13) est relié à l'un des entrées du microprocesseur (12) permettant d'une part un déclenchement volontaire manuel, d'autre part de neutraliser tout déclenchement intempestif de la dite alarme. 9-Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les interrupteurs (15) sont disposés aux entrées du microprocesseur permettant une personnalisation tenant compte de la taille et du poids de la personne. 1 O-Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'une des sorties du microprocesseur est relié à un bruiteur (14) permettant d'émettre un signal sonore dès que la chute est détectée. I 1-Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'émetteur de type hertzien ou infrarouge (5) est connecté à un récepteur du même type permettant l'établissement d'un dialogue entre le centre de secours et la personne.