Brevet FR2828317A1 — publié le 20030207

PROCEDE AUTONOME DE DETECTION DE SITUATIONS ANORMALES ENCOURUES PAR DES INDIVIDUS DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé autonome de détection multisensorielle de situations anormales (chute, fugue, accidents...) encourues par des individus évoluant dans un environnement délimité (personnes hospitalisées, personnes âgées à domicile, animaux dans un zoo,...). Etat de l'art Pour simplifier la description on considérera dans la suite, à titre d'exemple, la surveillance de personnes âgées à domicile. L'allongement de la durée de vie, l'arrivée des générations"papy-boom"et la baisse des taux de fécondité ont entraîné aujourd'hui un accroissement du pourcentage des personnes âgées dans la population aussi bien française qu'européenne. Ainsi, si la France compte actuellement 9.2 millions de personnes de plus de 65 ans, soit 15% de la population totale, ce pourcentage atteindra 25% en 2020. En ce qui concerne les personnes âgées de plus de 80 ans, l'évolution est encore plus importante : de 3,9% de la population totale en France actuellement, elles représenteront 5,8% en 2020. Ce constat et ces prévisions sur l'évolution démographique en France peuvent être étendus à l'Europe : les personnes âgées de plus de 65 ans (respectivement 80 ans) représentaient 10% (respectivement 1,6%) de la population européenne totale en 1960, elles représenteront 18% (respectivement 5,6%) en 2020. En France, plus de 90% des personnes âgées de plus de 65 ans vivent à leur domicile et 25% d'entre elles vivent seules. Seules 600 000 personnes sont accueillies dans des établissements pour personnes âgées. Ces derniers pourcentages varient selon les pays européens avec une grande disparité entre l'Europe du Nord et l'Europe du Sud où la cohabitation entre les générations d'une même famille est encore fréquente mais tend toutefois à diminuer. Les personnes âgées vivant seules ou non, peuvent être victimes de risques bien identifiés : - des risques d'agression, qui sont fortement ressentis par les personnes âgées vivant seules. Ces risques conditionnent souvent le comportement quotidien de ces personnes et motivent le souhait, pour certaines, d'être placées en télésurveillance. - des risques de chute, qui sont réels. En France, les chutes (suivies la plupart du temps par une hospitalisation) sont le facteur déclenchant de plus de décès que la circulation routière (10.000 décès par an). 30% des personnes de plus de 65 ans sont victimes d'au moins une chute par an, ce taux atteint 42% pour les plus de 75 ans et 80% pour les personnes hébergées en résidence. Il est essentiel, en cas de chute, d'intervenir rapidement. Il y a, en effet, une corrélation forte entre la fréquence des décès et le retard dans l'intervention. Il faut obligatoirement intervenir dans la demi-heure qui suit la chute, pour éviter les complications, - des risques de malaises ou d'évolutions du comportement, qui concernent les personnes en convalescence, les personnes sujettes à des malaises répétés (diabétiques, cardiaques,...), ou encore les personnes démentes, qui peuvent provoquer des accidents (ouverture du gaz,...) ou chercher à fuguer... Ces personnes peuvent vivre à leur domicile ou en institution. Face à tous ces risques, la technologie actuelle propose des systèmes d'aide à la surveillance. Ceux-ci peuvent être définis comme une mise en place, sur le site à surveiller, de moyens de perception et de calculs électroniques pour diagnostiquer au plus tôt l'apparition de ces risques et transmettre éventuellement une alarme. De telles alarmes peuvent alors permettre l'intervention de la famille, des voisins ou d'organismes spécialisés (pompiers, infirmières, gardien,...). Les systèmes les plus fréquemment rencontrés aujourd'hui comportent un dispositif, dont la personne doit s'équiper, et nécessitent une action de cette même personne pour déclencher une alarme. On distingue alors les fonctions suivantes : - Emission d'alarme : l'alarme est générée suite à une action volontaire de la personne (pression sur un bouton, message vocal...). Le dispositif sollicité (médaillon autour du cou...) émet alors généralement des ondes radio qui vont déclencher une alarme téléphonique. - Transmission/Réception : la transmission de l'alarme se fait par liaison RTC (réseau téléphonique commuté) à destination d'un ou plusieurs correspondants qui interviennent soit en dialoguant par téléphone (la communication est automatiquement établie) soit en se déplaçant vers la personne. - Surveillance par un centre spécialisé : le système peut être professionnalisé, l'alarme étant alors acheminée à un centre spécialisé qui assure le suivi 24H/24 et prend les mesures nécessaires (réorientation de l'alarme vers les pompiers, le SAMU, une assistante sociale,...) pour un coût d'abonnement généralement inférieur à 300 F/mois. De tels systèmes, bien que performants, sont insuffisants car ils reposent sur - une instrumentation de la personne à surveiller (bracelet, montre, collier...) - l'aptitude de la personne à déclencher l'alarme par un geste volontaire : il apparaît à l'usage que le système n'est pas porté en permanence (et oublié le jour J) et qu'il n'est pas actionné raisonnablement : soit il est actionné pour d'autres raisons (la personne a besoin de parler, veut s'assurer qu'il fonctionne, l'actionne par erreur...), soit il est oublié dans l'affolement de l'incident. Pour pallier de tels défauts, notamment en ce qui concerne le risque de chute et de fugue, l'invention a pour objet de proposer un procédé permettant de déclencher automatiquement une alarme notamment en cas de détection de chute ou de fugue d'un individu, en utilisant une procédure d'apprentissage. Différentes propositions ont été décrites dans la littérature, basées sur des accéléromètres indicateurs de l'arrêt de mouvement ou des systèmes à contacts différentiant la stature debout de la stature allongée. Mais ces propositions présentent de nombreux inconvénients : elles sont soit trop onéreuses, soit insuffisamment performantes. De plus, elles sont limitées au seul risque de la chute. En ce qui concerne la procédure d'apprentissage, une demande de brevet français de l'art connu, FR-A-2 764 400, décrit une telle procédure. Dans un procédé de gestion d'un système lié au confort d'un utilisateur dans un local, on détermine de façon automatique les habitudes de confort de cet utilisateur à partir des étapes suivantes : - mesure, au moyen de capteurs, d'informations horodatées relatives à l'état intérieur du local, à la météorologie et au coût de l'énergie, et mémorisation de ces informations ; et acquisition du prix de l'énergie et calcul de l'heure courante ; - recherche, en mémoire, si des informations analogues antérieures ont déjà été fournies par les capteurs et si des modifications de présence sont à prévoir ultérieurement ; si oui recherche en mémoire d'une température désirée intérieure associée à ces informations ; si non traitement des informations fournies par les capteurs pour déterminer une température désirée par l'utilisateur ; - mémorisation de la température désirée obtenue et application à un générateur de conditionnement d'ambiance ; - proposition d'un niveau de confort correspondant à la température mémorisée ; - observation de l'avis émis par l'utilisateur concernant le confort obtenu : Si celuici est négatif : détermination d'une température désirée modifiée, puis recommencement du procédé à l'étape de mémorisation de la température ; Si celui-ci n'est pas un avis négatif : calcul d'une température de consigne en prenant en considération l'évolution des températures intérieures de l'habitat dues à la réponse thermique de cet habitat et à l'évolution de la météorologie et mémorisation de cette température de consigne ; - commande au générateur de conditionnement d'ambiance pour fournir une quantité d'énergie nécessaire pour atteindre cette température de consigne et recommencement du procédé au début. Mais un tel procédé n'a pas pour objet la détection de situations anormales encourues par des individus. Exposé de l'invention La présente invention concerne un procédé autonome de détection de situations anormales encourue par au moins un individu évoluant dans un environnement délimité, dans lequel sont disposés plusieurs capteurs reliés à une unité centrale, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - une étape d'apprentissage d'une activité moyenne d'un individu en effectuant des mesures des activités habituelles de celui-ci dans cet environnement, de traitements des données mesurées, et de mémorisations de ces données, - une étape d'identification et de caractérisation de l'activité en temps réel de cet individu dans cet environnement, les données mesurées étant traitées de manière analogue à l'étape d'apprentissage, et de mémorisation de cette activité, - une étape de comparaison de l'activité en temps réel avec l'activité moyenne et de détection des écarts de comportement de cet individu, ces écarts étant interprétés et comparés à une grille de décision, - une éventuelle étape de décision d'intervention. Les activités de l'individu prises en compte ci-dessus peuvent, par exemple, être les déplacements de celui-ci. L'environnement délimité peut comporter une pièce ou plus. Les capteurs peuvent être des capteurs de localisation. Le procédé de l'invention se fonde sur l'instrumentation d'un site dans lequel évolue un individu et non pas sur l'instrumentation de cet individu. Ce procédé rejoint, d'une part, l'approche d'une surveillance par caméra, bien connue dans le milieu de la surveillance sécuritaire de zones publiques, dangereuses ou spécifiques : banques, musées...... mais il en diffère car il n'utilise pas l'image, ceci afin de garantir l'intimité des personnes. Ce procédé rejoint, d'autre part, l'approche de la surveillance anti-intrusion fondée sur la détection de présence par capteurs pyroélectriques ou bolométriques. Ces derniers systèmes de surveillance reposent sur la détection d'un intrus dans une zone qui devrait être vide de toute présence. C'est ainsi que ces systèmes sont utilisés pour surveiller des maisons vides de leurs locataires ou pour réaliser des surveillances périmétriques de nuit. Dans un mode de réalisation avantageux les capteurs sont répartis selon des critères géométriques déterminés de manière à permettre un suivi de trajectoire et de positions de l'individu. Ces capteurs peuvent être des capteurs thermiques, optiques, électromagnétiques, et/ou tactiles, dans la mesure où ils peuvent apporter une information de position et de direction du déplacement de l'individu. Les données issues des capteurs peuvent être rassemblées pour définir une base de données des activités moyennes types exprimant le comportement habituel de l'individu à surveiller. Dans l'étape de comparaison entre l'activité en temps réel et l'activité moyenne, on peut réaliser une quantification des écarts de position, des écarts de chronologie, des écarts de vitesse de déplacements. Ces écarts peuvent être associés et comparés à un critère pour conclure à une décision d'intervention. Le procédé de l'invention ainsi défini présente de nombreux avantages, et notamment il permet un diagnostic totalement original et innovant puisqu'il se fonde sur l'obtention et le traitement de données exprimées en terme d'activités. L'instrumentation de la personne et une action volontaire de cette même personne pour déclencher une alarme ne sont donc plus nécessaires avec cette approche, qui permet de traiter, avec des critères différents, la chute, la déambulation, la fugue, et l'intrusion... Le procédé de l'invention est plus puissant dans le sens où il peut anticiper des incidents détectables via le suivi continu de paramètres tels que : vitesse de déplacement, distance parcourue... En effet, une distance journalière parcourue qui diminue peut, couplée à d'autres facteurs, laisser présager une moins bonne santé et des risques de chute accrus. De plus, il est plus précis car il peut s'appuyer sur un historique des données pour renforcer les choix. Dans une application à la surveillance de personnes âgées, le procédé de l'invention peut être utilisé pour la détection des risques de chute, de fugue, d'incidents encourus par des personnes âgées vivant à domicile, fondé sur la quantification des écarts d'activités observés dans la déambulation entre les activités habituelles et les activités en temps réel. Il permet de connaître la position de la personne, la géométrie du chemin parcouru et la dynamique de déplacement. Sur cette base, il permet de constituer des variables complexes caractérisant le comportement de cette personne en évaluant ses performances. On peut ainsi : - identifier des périodes d'agitation, de déambulation nocturne, de fugue, - évaluer les capacités physiques et les évolutions dans le temps après une opération, une prise de médicaments ou un changement quelconque, - détecter des anormalités entre le comportement habituel et le comportement courant. Ceci peut conduire bien sûr à détecter une chute mais aussi à anticiper une telle chute. Brève description des figures La figure 1 illustre un positionnement de capteurs dans l'environnement d'un individu, selon l'invention. La figure 2 illustre une architecture matérielle permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. La figure 3 illustre le fonctionnement du procédé de l'invention. Exposé détaillé de modes de réalisation de l'invention Le procédé autonome de détection de situations anormales encourues par des individus de l'invention se fonde sur : - l'usage de plusieurs capteurs Ci répartis sur un site de manière à permettre de localiser un individu à surveiller dans son espace de vie, - la synthèse des données recueillies en temps réel en provenance de ces capteurs Ci et des données issues de la mémorisation temporisée des activités antérieures de cet individu. En effet, si l'on considère quelques exemples de situations anormales : - une chute peut se fonder sur un critère d'immobilité, de présence dans un site non habituel, d'une évolution récente de la mobilité..., - un malaise peut être détecté dans un changement d'habitude, dans une variation d'itinéraire, dans une variation de vitesse de déplacement, et par une immobilisation prolongée en un même endroit, - une fugue peut être anticipée par la détection de mouvements préparatoires, ou d'agitations non habituelle, - une intrusion est observée sur les horaires, les itinéraires... La figure 1 illustre ainsi, à titre d'exemple, l'environnement d'un individu I comportant plusieurs pièces dans lequel sont disposés de tels capteurs. Sur cette figure sont représentés des portes PI et P2, une fenêtre F, des éclairages El et E2, un poste de télévision TV et des capteurs Ci, ici à titre d'exemple des capteurs infra-rouge IR1-IR9 et un capteur au lithium CL, avec leurs zones respectives de détection. Ces capteurs Ci, comme illustré sur la figure 2, sont reliés à une unité centrale 10 au travers d'un module à entrées analogiques 11 (capteurs de température) et d'un module à entrées numériques 12 (capteurs infra-rouge), et via un bus RS 485, et un bus RS 232, de manière à permettre l'acquisition et le traitement de données et l'envoi éventuel d'un signal d'alarme. Ces capteurs Ci sont des capteurs de présence répartis dans des zones de détection qui leur sont associées. Des systèmes de transmission couplés à l'unité centrale 10 permettent la transmission des données mesurées. L'unité centrale 10 comporte un calculateur avec sa mémoire et son algorithme de détection des anomalies. D'autres types de capteurs (barrières, pression, contacts magnétiques...) peuvent être rajoutés si nécessaire pour permettre de détecter d'autres incidents qu'une chute ou une fugue. Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, le système utilisé présente avantageusement les caractéristiques suivantes : Les capteurs Ci sont choisis et disposés dans le site où évolue la personne pour pouvoir accéder aux données suivantes : présence, direction de déplacements, vitesse de déplacements. Ces capteurs peuvent être des barrières infrarouges qui détectent un passage, deux barrières successivement traversées indiquant la direction du déplacement. Ces capteurs peuvent être notamment des capteurs pyroélectriques ou bolométriques, indiquant une présence dans une zone bien précise. Ces capteurs peuvent être des capteurs tactiles placés au sol, de capteurs électromagnétiques ou électroacoustiques... Grâce à ces capteurs répartis, on peut établir une cartographie permettant d'extraire des signaux relevés les activités (notamment les déplacements) de la personne à risque : itinéraire chiffré en distance parcourue, nombre d'entréessorties, itinéraires fonctionnels (toilettes, WC, cuisine...), vitesses de déplacements. La transmission des informations n'est pas spécifique. Elle peut être réalisée par voie filaire, optique ou hertzienne et présenter des performances relativement accessibles en terme de flux de données. La gestion peut être simplifiée en interrogeant périodiquement les capteurs ou en utilisant des capteurs qui émettent automatiquement des informations à intervalles réguliers. Le procédé de l'invention consiste à comparer les activités en temps réel d'un individu avec les activités les plus habituelles mémorisées et à noter les écarts dans les horaires, dans les trajets, dans les temps de parcours... Sur la base de ces écarts, l'unité centrale 10 met en oeuvre un algorithme de décision qui juge de la signification de l'écart en terme de danger, et de la gravité du danger pour lancer ou non une alarme. Le procédé de l'invention comporte : - une étape d'apprentissage, au cours de laquelle le système effectue des mesures, des traitements de données recueillies, et mémorise les résultats de ces traitements en terme de comportement habituel. - une étape de comparaison, au cours de laquelle le système compare les mesures courantes, ou en temps réel, qui sont traitées de manière analogue au traitement d'apprentissage, et détecte des écarts de comportement : comportement antérieur pris comme référence et comportement temps réel. Les écarts sont interprétés et comparés à une grille de décision, ce qui détermine l'option à prendre en terme d'intervention extérieure. Le fonctionnement du procédé de l'invention comporte, bien évidemment, un enrichissement permanent des données de référence, c'est à dire qu'il continue d'utiliser les données recueillies en temps réel pour augmenter la précision du modèle de comportement habituel. La figure 3 illustre un diagramme fonctionnel illustrant le fonctionnement du procédé de l'invention qui permet : - une acquisition de données, une lecture de fichiers (chambre, date, capteurs) 20, - un archivage de ces données 21, - un suivi de position de l'individu 22, - une collecte statistiques de données, et un remplissage d'une base de données de déplacements 23, - la réalisation d'un diagnostic 24, par : - connaissance d'une position locale : temps passé dans chaque zone capteur avec comparaison avec les minima/maxima de la base de données, * reconnaissance de motifs : un motif d'activité est ainsi recherché dans la base des activités (activités normales), e reconnaissance d'évènements, - une liaison avec une interface homme-machine (IHM) 25. Le procédé de l'invention associe donc les fonctions suivantes : - identification en temps réel des activités, - recherche et mémorisation des activités habituelles moyennes, - extraction des caractéristiques types de ces activités moyennes : vitesse entre zones, enchaînements des zones, horaire associés, temps passé par zone.... - comparaison par méthodes de classification et de reconnaissance de formes des activités mémorisées et de leurs caractéristiques pour détecter et quantifier les écarts, - mise en oeuvre des critères permettant d'intercepter les écarts et de déclencher des alarmes. Cette approche du procédé de l'invention présente l'avantage de pouvoir être personnalisée et de permettre la surveillance de comportements spécifiques que le médecin ou la famille souhaite privilégier. Le cas échéant, elle peut s'enrichir d'une instrumentation de la personne (bouton poussoir, détecteurs mécaniques, microphone...). Les données nouvelles ainsi obtenues peuvent alors être combinées avec les données précédentes de type déambulatoire et servir à améliorer encore le diagnostic. REVENDICATIONS 1. Procédé autonome de détection de situations anormales encourue par au moins un individu (I) évoluant dans un environnement délimité, dans lequel sont disposés plusieurs capteurs (Ci) reliés à une unité centrale (10), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - une étape d'apprentissage d'une activité moyenne d'un individu en effectuant des mesures des activités habituelles de celui-ci dans cet environnement, de traitements des données mesurées, et de mémorisations de ces données, - une étape d'identification et de caractérisation d'une activité en temps réel de cet individu dans cet environnement, les données mesurées étant traitées de manière analogue à l'étape d'apprentissage et de mémorisation de cette activité, - une étape de comparaison de l'activité en temps réel avec l'activité moyenne et de détection des écarts de comportement de cet individu, ces écarts étant interprétés et comparés à une grille de décision, - une éventuelle étape de décision d'intervention. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les activités sont des déplacements. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'environnement délimité comporte au moins une pièce. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les capteurs (Ci) sont des capteurs de localisation. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les capteurs sont répartis selon des critères géométriques déterminés de manière à permettre un suivi de trajectoire et de positions de l'individu. 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les capteurs sont des capteurs thermiques, optiques, électromagnétiques, et/ou tactiles. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les données issues des capteurs sont rassemblées pour définir une base de données des activités moyennes types exprimant le comportement habituel de l'individu à surveiller. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel dans l'étape de comparaison entre l'activité en temps réel et l'activité moyenne, on réalise une quantification des écarts de position, des écarts de chronologies, et des écarts de vitesses de déplacements. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ces écarts sont associés et comparés à un critère pour conclure à une décision d'intervention. 10. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour la détection des risques de chute, de fugue, d'incidents encourus par des personnes âgées vivant à domicile.