Brevet FR3123197A1 — publié le 20221202

L’invention concerne un dispositif et un procédé pour l’évaluation des paramètres physiologiques d’un individu en contact fugace avec ledit dispositif, comprenant : - un capteur de pression (121, 122) comprenant un corps d’épreuve (230) souple et des jauges élémentaires (220) sensibles à la déformation dudit corps d’épreuve ; - une surface réceptrice (111, 112) apte à entrer en contact avec l’individu et à transmettre les efforts résultant de ce contact au capteur de pression (121, 122) ; - de moyens informatiques, aptes à traiter les signaux (520) issus du capteur de pression et un programme mettant en œuvre lesdits moyens informatiques de sorte à déterminer au moins une information parmi : - la fréquence respiratoire de l’individu ; - la fréquence cardiaque de l’individu ; - la posture de l’individu ; - leurs évolution en fonction du temps, et à générer une alerte en fonction de ces informations. Dispositif et procédé pour la mesure de paramètres physiologiques par contact temporaire avec une surface réceptrice Ce document reprend la description des objets et procédés décrits dans la demande de brevet provisoire FR2105480 déposée le 26 mai 2021 dont il revendique la priorité, en y ajoutant des perfectionnements. L’invention concerne un procédé et un dispositif pour la mesure de paramètres physiologiques d’un individu par contact temporaire avec une surface réceptrice. Le terme temporaire entend caractériser un dispositif non portable, à la différence de dispositifs de l’art antérieur tels que des bracelets, ceintures pectorales, lunettes, boîtiers de ceinture, casques etc. dits « wearables » en anglais. La mesure de paramètres physiologiques tels que la fréquence, cardiaque, la fréquence respiratoire, la tension artérielle et leurs évolutions temporelles, permet de détecter, voire d’anticiper et de prévenir, des situations à risque pour un individu, allant de risques relativement bénins tel que le stress jusqu’à des risques gaves tels que des accidents cardiovasculaires. Plus particulièrement la pandémie de COVID 19 conduit à l’isolement des personnes dans le cadre de mesures de confinement visant à réduire la circulation du virus, et notamment en ce qui concerne les personnes âgées. Les contraintes résultant de ces mesures et notamment associées au phénomène de réchauffement climatique et à l’augmentation de la fréquence des canicules estivales, mettent en danger les personnes isolées et plus particulièrement les personnes âgées ayant par ailleurs des problèmes cardiovasculaires, pulmonaires ou métaboliques, lesquelles ont encore plus difficilement accès à des endroits climatisés. La téléassistance apporte un début de solution à ces situations. Ainsi, la mesure de paramètres physiologiques tels que la température corporelle, le rythme cardiaque, la tension artérielle et la fréquence respiratoire de la personne concernée est associée à la mesure de paramètres environnementaux tels que la température et l’humidité, et transmises à un centre de télésurveillance dans lequel des opérateurs, associés ou non à un système d’analyse d’intelligence artificielle, évaluent la situation. Si une situation potentiellement à risque est détectée, un protocole d’intervention est déclenché, comprenant par exemple l’appel de la personne pour s’assurer que tout va bien et la conseiller le cas échéant sur une conduite à tenir. Le document Alex Buoite Stella et al. « Heat risk exacerbation potential f o r neurology patients during the COVID-19 pandemic and related isolation » International Journal of Biometrology (2021) 65 :627-630 – 8 novembre 2020, décrit un tel dispositif de téléassistance. La difficulté de ces dispositifs de téléassistance est la collecte des informations physiologiques. Des dispositifs portables, fréquemment désignés par le terme anglo-saxon de « wearable », tels qu’un bracelet ou une ceinture pectorale permettent de mesurer de tels paramètres relatifs à l’état physico-psychique de la personne qui les porte. En milieu médicalisé, différents types de capteurs peuvent être installés sur un patient afin d’effectuer une surveillance de paramètres physiologiques par l’intermédiaire d’un électrocardiogramme (ECG), d’un électroencéphalogramme (EEG), d’une surveillance respiratoire ou encore de la tension artérielle. Ces solutions sont toutefois peu adaptées à une collecte régulière et à long terme, par la gêne qu’elles produisent dans les activités quotidiennes et le sentiment de surveillance qu’elles éveillent du fait de leur simple présence. En effet, la plupart des paramètres d’intérêt nécessitent pour leur mesure des capteurs en contact avec la peau de l’individu et sont eux-mêmes sensibles à des paramètres environnementaux tels que la température ou l’humidité. Le document US 10,292,658 décrit un dispositif intégré à un siège de toilettes et comprenant des capteurs entrant en contact avec la peau d’un utilisateur afin de mesurer des paramètres physiologiques, et notamment un électrocardiogramme (ECG). Outre le fait de devoir être en contact avec la peau, l’acquisition de l’électrocardiogramme d’une personne, ainsi que des paramètres qui peuvent en être déduits, est très sensible l’humidité à la fois ambiante et au niveau du contact avec les électrodes, notamment en présence de sueur, de sorte que cette technique, fiable en laboratoire, est délicate de mise en œuvre dans un capteur autonome, et plus particulièrement si ce dernier n’est pas un wearable . L’invention vise à résoudre les inconvénients de l’art antérieur et vise à cette fin un dispositif pour l’évaluation des paramètres physiologiques d’un individu en contact fugace avec ledit dispositif, lequel dispositif comprend : - un capteur de pression comprenant un corps d’épreuve déformable et une pluralité de jauges élémentaires de forte sensibilité, liées au corps d’épreuve et sensibles à la déformation dudit corps d’épreuve ; - une surface réceptrice apte à entrer en contact avec l’individu et à transmettre un effort résultant de ce contact au capteur de pression ; - des moyens informatiques, aptes à traiter un signal (520) issu du capteur de pression et un programme mettant en œuvre lesdits moyens informatiques de sorte à déterminer au moins une information parmi : - une fréquence respiratoire de l’individu et une évolution de cette fréquence respiratoire ; - une fréquence cardiaque de l’individu et une évolution de cette fréquence cardiaque ; - une posture de l’individu et une évolution de cette posture ; et à générer une alerte en fonction de ladite information. Un contact fugace s’entend d’un temps de contact inférieur à 120 secondes, étant entendu que le dispositif objet de l’invention est apte à évaluer les paramètres visés sur des durées bien plus longues. Une jauge élémentaire de forte sensibilité, s’entend d’une jauge de déformation mettant en œuvre une technologie permettant d’obtenir un facteur de jauge supérieur à 10 sur la plage de mesure de déformation nécessaire à la mise en œuvre du dispositif. Le facteur de jauge est le rapport entre la variation d’une propriété électrique mesurée aux bornes de la jauge, généralement la résistance, et la variation de déformation de cette jauge. L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Selon un mode de réalisation avantageux, une jauge de la pluralité de jauges élémentaire comprend une assemblée de nanoparticules conductrices dans un ligand isolant, greffée sur un substrat lequel substrat est lié au corps d’épreuve. L’utilisation de cette technologie de jauge permet d’atteindre un facteur de jauge de l’ordre de 80 sur une plage de déformation de +/- 1 % et ainsi d’assurer la détection des battements cardiaques ou de la respiration de l’individu. Selon un mode de réalisation avantageux, le corps d’épreuve comprend d’une plaque de polycarbonate d’une épaisseur inférieure ou égale à 0,5 mm comprenant des bandes délimitant des découpes, les jauges élémentaires étant positionnées aux intersections de ces bandes. Ce type de corps d’épreuve est facile à intégrer dans le dossier ou l’assise d’un siège ou dans un matelas sans dégrader le confort de l’objet dans lequel il est intégré. \Selon un mode de réalisation préféré, le capteur de pression comprend 12 jauges élémentaires. Selon un mode de réalisation, le dispositif prend la forme d’un fauteuil et le capteur comprend un capteur de dossier inséré dans le dossier du fauteuil, et la surface réceptrice comprend une surface réceptrice de dossier. Avantageusement, le dossier dudit fauteuil comporte un rembourrage. Avantageusement, le capteur comprend un capteur d’assise inséré dans l’assise du fauteuil, et la surface réceptrice comprend une surface réceptrice d’assise. Avantageusement, l’assise comporte un rembourrage. L’intégration du dispositif objet de l’invention à un fauteuil est plus particulièrement, mais non exclusivement, adaptée pour le suivi des paramètres physiologiques d’un individu conduisant un engin de transport ou de travaux. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif prend la forme d’un matelas, le capteur de pression comprend un capteur inséré dans ledit matelas et la surface réceptrice est une surface de couchage sur ce matelas. Ce mode de réalisation est plus particulièrement adapté pour la mise en œuvre d’une hospitalisation à domicile avec une télémédecine. L’invention concerne également procédé pour la mesure d’au moins un paramètre physiologique d’un individu, mettant en œuvre un capteur selon l’invention selon l’un quelconque de ses modes de réalisation et comprenant une étape consistant à acquérir et numériser (410) les signaux (520) issus de la pluralité de jauges élémentaires et comprenant au moins une des étapes, sur une fenêtre temporelle de traitement, parmi : - déterminer la posture de l’individu en mesurant la pression (417) exercée par l’individu sur les jauges de la pluralité à partir de la part continue du signal après son recalage (415) pour sa dérive temporelle sur la fenêtre temporelle de traitement et en déduire la posture de l’individu ; - au cours d’une étape de prétraitement (420), extraire une part pseudo-périodique des signaux issus des jauges élémentaires pour supprimer l’influence des mouvements de l’individu, réaliser un lissage (431) dudit signal pseudo-périodique évaluer une fréquence respiratoire de l’individu par une distance temporelle entre deux pics du signal lissé ; - filtrer (432) par un filtre passe bande avec des fréquences de coupure de 0,5 Hz et 20 Hz la part pseudo périodique du signal obtenue par l’étape de prétraitement (420), sélectionner (450) des signaux ainsi filtrés des jauges de la pluralité présentant un meilleur rapport signal sur bruit, explorer (460) les signaux sélectionnés par une fenêtre glissante et détecter dans ladite fenêtre l’existence de 2 motifs correspondant à des battements cardiaques et la distance temporelle séparant ces motifs et calculer une fréquence cardiaque à partir de ces données. Ce procédé permet de déterminer les 3 paramètres physiologiques d’intérêt à partir du même dispositif. L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation préférés mais nullement limitatifs exposés ci-après en référence aux figures 1 à 11, dans lesquelles : représente selon une vue en perspective un exemple de mise en œuvre du dispositif objet de l’invention dans un fauteuil ; montre selon une vue en perspective en éclaté un exemple de réalisation d’un capteur de pression mis en œuvre dans le dispositif objet de l’invention ; représente schématiquement selon une vue en perspective et en éclaté un exemple de réalisation d’une jauge élémentaire du capteur du dispositif objet de l’invention ; est un organigramme du procédé objet de l’invention montre un exemple de signal brut numérisé reçu de l’ensemble des jauges élémentaires du capteur du dispositif objet de l’invention ; montre un exemple du signal brut numérisé sur une jauge élémentaire et illustre les traitements réalisés sur ce signal ; montre un exemple de signal traité pour la détermination de la fréquence respiratoire ; illustre le traitement réalisé sur le signal visant à obtenir le BCG dans le but d’éliminer l’influence des micromouvements ; représente des exemples de traitement du signal visant à sélectionner le signal de la jauge élémentaire qui véhicule le plus d’information dans le but d’une analyse de type BCG ; Illustre le traitement réaliser dans une fenêtre d’exploration du signal BCG dans le but de déterminer les distances entre pics ; illustre un traitement du signal issu d’une jauge élémentaire dans le cadre de la posture de l’individu en contact avec le dispositif objet de l’invention ; montre un exemple d’application du dispositif objet de l’invention à un matelas. Dispositif pour l’évaluation des paramètres physiologiques d’un individu en contact fugace avec ledit dispositif, lequel dispositif comprend : - un capteur de pression (121, 122) comprenant un corps d’épreuve (230) déformable et une pluralité de jauges élémentaires (220) de forte sensibilité liées au corps d’épreuve et sensibles à la déformation dudit corps d’épreuve ; - une surface réceptrice (111, 112) apte à entrer en contact avec l’individu et à transmettre un effort résultant de ce contact au capteur de pression (121, 122) ; - des moyens informatiques, aptes à traiter un signal (520) issu du capteur de pression (121, 122) et un programme informatique à pour déterminer au moins une information parmi : - une fréquence respiratoire de l’individu et une évolution de cette fréquence respiratoire ; - une fréquence cardiaque de l’individu et une évolution de cette fréquence cardiaque ; - une posture de l’individu et une évolution de cette posture ; et à générer une alerte en fonction de ladite information. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel une jauge de la pluralité de jauges élémentaire (220) comprend une assemblée de nanoparticules conductrices dans un ligand isolant, greffés sur un substrat (221) lequel substrat est lié au corps d’épreuve. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le corps d’épreuve comprend d’une plaque de polycarbonate (230) d’une épaisseur inférieure ou égale à 0,5 mm comprenant des bandes (232) délimitant des découpes (231) les jauges élémentaires (220) étant positionnées aux intersections de ces bandes (232). Dispositif selon la revendication 3 dans lequel le capteur de pression comprend 12 jauges élémentaires. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif prend la forme d’un fauteuil (100), le capteur de pression comprend un capteur de dossier (121) inséré dans le dossier du fauteuil, et la surface réceptrice comprend une surface réceptrice de dossier (111). Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le dossier du fauteuil (100) comporte un rembourrage. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 4, dans lequel le dispositif prend la forme d’un fauteuil (100), le capteur de pression comprend un capteur d’assise (122) inséré dans l’assise du fauteuil, et la surface réceptrice comprend une surface réceptrice d’assise (112). Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l’assise comporte un rembourrage. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif prend la forme d’un matelas (1100), le capteur de pression (1121, 1122, 1123) comprend un capteur inséré dans ledit matelas et la surface réceptrice est une surface de couchage sur ce matelas. Procédé pour la mesure d’au moins un paramètre physiologique d’un individu, mettant en œuvre un dispositif selon la revendication 1, comprenant une étape consistant à acquérir et numériser (410) les signaux (520) issus de la pluralité de jauges élémentaires et comprenant au moins une des étapes, sur une fenêtre temporelle de traitement : - déterminer la posture de l’individu en mesurant la pression (417) exercée par l’individu sur les jauges de la pluralité à partir de la part continue du signal après son recalage (415) pour sa dérive temporelle sur la fenêtre temporelle de traitement et en déduire la posture de l’individu ; - au cours d’une étape de prétraitement (420), extraire une part pseudo-périodique des signaux issus des jauges élémentaires pour supprimer l’influence des mouvement de l’individu, réaliser un lissage (431) dudit signal pseudo-périodique évaluer une fréquence respiratoire de l’individu par une distance temporelle entre deux pics du signal lissé ; - filtrer (432) par un filtre passe bande avec des fréquences de coupure de 0,5 Hz et 20 Hz la part pseudo périodique du signal obtenue par l’étape de prétraitement (420), sélectionner (450) des signaux ainsi filtrés des jauges de la pluralité présentant un meilleur rapport signal sur bruit, explorer (460) les signaux sélectionnés par une fenêtre glissante et détecter dans ladite fenêtre l’existence de 2 motifs correspondant à des battements cardiaques et la distance temporelle séparant ces motifs et calculer une fréquence cardiaque à partir de ces données.