Brevet FR3130546A1 — publié le 20230623

Capteur pour la détection d’une maladie transmissible par l’air, notamment d’une maladie respiratoire, système et procédé associés. L’invention porte sur un dispositif 1 pour déterminer une survenance d’une maladie transmissible par voie aérienne, notamment d’une infection respiratoire chez un individu, comprenant : - un capteur ou une caméra infrarouge ; - un microphone ; - un capteur pour mesurer un nombre et une taille de particules et/ou d’aérosols dans un air ambiant ; - un capteur pour mesurer une concentration en dioxyde de carbone (CO2) ; - un capteur de température d’un air ambiant ; - un capteur d’humidité relative de l’air ambiant ; et, - un capteur de pression barométrique ; . Figure pour l’abrégé : figure 2. Capteur pour la détection d’une maladie transmissible par l’air, notamment d’une maladie respiratoire, système et procédé associés. La présente invention se rapporte au domaine de la surveillance de l’état de santé de personnes physiques. Pour éviter une contamination ou pour limiter la propagation d’une épidémie, il convient de détecter très tôt l’apparition d’une maladie. C’est particulièrement vrai pour une maladie respiratoire, qui peut se rependre très rapidement, portée par les aérosol émis par un malade, notamment en parlant ou en éternuant. Il est cependant difficile pour le malade de s’autodiagnostiquer aux stades les plus précoces de sa maladie. En outre, beaucoup de personnes, notamment de personnes âgées, vivent seules. Aussi, une maison de retraite ne comprend pas toujours le personnel suffisant pour une surveillance permanente des pensionnaires, particulièrement la nuit. Le but de l’invention est de proposer un dispositif pour détecter précocement la survenue et l’évolution d’une maladie respiratoire chez une personne physique. Selon un premier objet de l’invention, un dispositif pour déterminer une survenance d’une infection respiratoire chez un individu, comprend, pour recueillir des informations localement : - un capteur ou une caméra infrarouge ; - un microphone ; - un capteur pour mesurer un nombre et une taille de particules et/ou d’aérosols dans un air ambiant ; - un capteur pour mesurer une concentration en dioxyde de carbone (CO 2 ) ; - un capteur de température d’un air ambiant ; - un capteur d’humidité relative de l’air ambiant ; et, - un capteur de pression barométrique ; et, de préférence : - un radar ou un lidar qui permet de mesurer un nombre de personnes présentes et la distance entre les personnes ; et/ou, - un capteur pour mesurer une concentration en composés organiques volatils, notamment en éthanol, en dihydrogène (H 2 ) ou en composés organiques volatils totaux (COVT) ; et/ou, - un capteur de flux d’air, afin de quantifier un renouvellement de l’air intérieur, à l’intérieur d’un local dans lequel est installé le dispositif ; et/ou, - un capteur de taux d’ultra-violets, les ultra-violets ayant un impact sur la survie d’un virus dans l’air. Un tel dispositif comprend de préférence un capteur de position géographique, de préférence par satellite. Il peut aussi comprendre des moyens de traitement pour les informations recueillies. Il comprend avantageusement des moyens non filaires pour transmettre les informations recueillies, brutes ou traitées, à un serveur distant, de préférence à un serveur dans un cloud. Il peut comprendre des moyens de mémoire pour transmettre de façon différée les informations recueillies. Un deuxième objet de l’invention porte sur un système de surveillance qui comprend au moins un dispositif selon l’invention, un serveur distant pour traiter les informations recueillies, et, des moyens non filaires pour transmettre les informations traitées par le serveur distant, soit à l’individu, soit à une autre personne, ledit serveur distant comprenant de préférence un algorithme d’intelligence artificielle permettant de reconnaître une toux Avantageusement, un tel système comprend au moins trois dispositifs selon l’invention. Un troisième objet de l’invention porte sur un procédé pour déterminer une survenance d’une infection pulmonaire qui comprend l’utilisation d’un système selon l’invention, et une mesure d’une concentration en gouttelettes ayant un diamètre compris entre un-dixième de micromètre (0,1 µm) et 150 micromètres (150 µm), et, de préférence, pour des gouttelettes dont le diamètre est inférieur à un micromètre (1 µm), des gouttelettes dont le diamètre est supérieur à un micromètre (1 µm) et des gouttelettes dont le diamètre est supérieur à cent micromètre (100 µm). Un quatrième objet de l’invention porte sur un procédé pour déterminer une évolution géographique d’une infection pulmonaire, utilisant les données recueillies par un système comprenant au moins trois dispositifs selon l’invention. Plusieurs modes d’exécution de l’invention seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : est une illustration d’un exemple d’évolution de différents paramètres symptomatiques durant cinq premiers jours de contamination par une infection respiratoire ; et, illustre schématiquement un système et un procédé selon l’invention, pour déterminer la survenance d’une infection respiratoire. La représente, à titre d’exemple, des courbes dont chacune illustre l’évolution d’un paramètre respectif P1-P6 au cours des cinq premiers jours d’une infection respiratoire chez un individu. Dans l’exemple illustré : - une première courbe P1 illustre une variation de température du corps de l’individu ; - une deuxième courbe P2 illustre une variation d’un niveau de dioxyde de carbone (CO2) dans une pièce où séjourne l’individu ; - une troisième courbe P3 illustre une variation de la toux, par exemple de la fréquence de la toux, chez l’individu ; - une quatrième courbe P4 illustre une variation de température de l’air dans une pièce où séjourne l’individu ; - une cinquième courbe P5 illustre une variation de niveau d’aérosols dans une pièce où séjourne l’individu ; et, - une cinquième courbe P5 illustre une variation de d’humidité dans une pièce où séjourne l’individu. On constate au vu de ces courbes qu’il est possible d’évaluer très en amont la survenance d’une infection respiratoire à partir de ces paramètres. Avantageusement, on propose un dispositif 1 (voir ) pour détecter la survenance d’une telle infection, notamment à partir d’un ou plusieurs des paramètres. Le dispositif 1 est un capteur multiparamétrique sans contact combinant des mesures de symptômes physiologiques et des mesures caractérisant l’environnement. Il est utilisé pour analyser un local fermé 2 afin d'évaluer le risque d'infections respiratoires. Ce local peut être une chambre dans une résidence pour personnes âgées ou dépendantes, ou une pièce de séjour d’un logement. Le dispositif est utilisé conjointement avec une solution d'intelligence artificielle basée dans un serveur distant, dans le cloud 3, qui génère un indice de risque d'infection et fournit 4 des alertes ainsi que des recommandations d’actions correctives. Cette solution matérielle et cloud fournit des informations clés aux familles, à un mandataire ou à un soignant, offrant par exemple un aperçu des conditions de vie de proches âgés, afin qu'ils puissent effectuer des ajustements et agir plus rapidement en cas d'alerte. Il aide des personnes âgées à améliorer leur santé et leur sécurité à domicile grâce à la détection précoce des risques d'infection respiratoire. C'est aussi une solution intéressante pour les maisons de retraite, où elle peut empêcher la propagation des infections respiratoires grâce à la détection précoce des risques dans les espaces intérieurs. Le dispositif de mesure comporte les capteurs suivants pour surveiller des paramètres correspondant à des symptômes physiologiques : - un capteur ou une caméra infrarouge qui peut mesurer une température à distance, notamment, notamment la température du corps humain à distance mais pas seulement ; - un microphone complété par des moyens de traitement mettant en œuvre un algorithme d’intelligence artificielle permettant de reconnaître une toux ; et, - un radar ou un lidar qui permet de mesurer un nombre de personnes présentes et la distance entre les personnes. Il apparait que la mesure de la température du corps associée à la toux permet d’identifier une infection respiratoire dans plus de 90% des cas. Le dispositif de mesure comporte aussi les capteurs suivants pour surveiller des paramètres environnementaux : - un capteur pour mesurer un nombre et une taille de particules et/ou d’aérosols dans l’air ; - un capteur pour mesurer une concentration en dioxyde de carbone (CO 2 ) ; - un capteur pour mesurer une concentration en composés organiques volatils, notamment en éthanol, en dihydrogène (H2) ou en composés organiques volatils totaux (COVT) ; - un capteur de température de l’air environnant ; - un capteur d’humidité relative de l’air environnant ; et, - un capteur de pression barométrique. Le dispositif peut aussi comprendre un capteur de position géographique par satellite. Un tel capteur est particulièrement avantageux si le local qu’il équipe est une enceinte mobile, par exemple un véhicule de transport. Ce véhicule peut être un bus scolaire ou un navire de croisière, par exemple. Le dispositif 1 comprend en outre des moyens de transmission à distance 5, pour transmettre les informations recueillies dans le local jusqu’au serveur distant, dans le cloud 3. De préférence, les moyens de transmission sont des moyens non-filaires, et peuvent, par exemple, comprendre des moyens de connexion cellulaire, Bluetooth et/ou Wi-Fi. L’absence de connexion filaire permet de conserver une installation flexible, notamment si la configuration du local est modifiée ou si une personne surveillée déménage. Le dispositif peut être prévu pour envoyer les informations recueillies en temps réel et/ou comprendre une mémoire pour stocker ces informations et les envoyer de façon différée. Les moyens de transmission peuvent aussi permettre au dispositif 1 de recevoir des données, notamment des données de configuration et/ou une mise à jour d’un logiciel hébergé dans les moyens de traitement. La mesure de la concentration d’aérosols, ainsi que leurs tailles permettent de confirmer la présence d’une infection respiratoire chez au moins une personne présente dans le local. Il a été identifié, qu’une personne infectée génère plus d’aérosols et de gouttelettes quand elle respire ou parle ou tousse comparée à une personne saine. En outre, la taille des gouttelettes et des aérosols permet d’identifier leur provenance. Ainsi, selon les zones : - le film de liquide bronchiolaire, pendant la respiration, produit des gouttelettes dont le diamètre est inférieur à un micromètre (1 µm) ; - le fluide qui revêt les voies respiratoires produit, en mode laryngé, pendant la toux et la parole, des gouttelettes dont le diamètre est supérieur à un micromètre (1 µm) ; et, - les gouttelettes issue de la cavité pendant la toux et la parole, ont un diamètre supérieur à cent micromètre (100 µm). Des virus et des bactéries sont préférentiellement présents dans une ou l’autre de ces zones (bronchioles, voies respiratoires ou cavité orale). La surveillance de la concentration et la mesure de la taille de particules, gouttelettes ou aérosols ayant un diamètre compris entre un-dixième de micromètre (0,1 µm) et 150 micromètres (150 µm) est donc pertinente et permet de différencier des types et sources d’infection. Le capteur qui est principalement utilisé pour la mesure de température du corps humain est le capteur infrarouge. Étant donné que la température du corps humain peut varier en fonction de plusieurs paramètres externes au corps humain – notamment une température ambiante, une humidité ambiante, un niveau d’éclairage ou un index ultra-violets ambiants - se baser seulement sur le paramètre mesuré par ce capteur peut conduire à une valeur mesurée erronée. Pour corriger la mesure de température du corps humain par infrarouge et la rendre plus exacte et précise, cette mesure est corrélée aux autres mesures des autres capteurs présents dans le produit. La mesure infrarouge sera corrigée en fonction des paramètres mesurés par les autres capteurs. Les mesures et informations fournies par les différents capteurs au même instant et au même endroit permettent de rendre une mesure de la température du corps humain plus fiable. Pour chacun des capteurs, un paramètre mesuré peut être utilisé brut ou corrigé en fonction d’autres paramètres mesurés. Le dispositif est prévu pour fonctionner de façon autonome et automatique. Pour cela, le dispositif 1, à l’aide de ses multiples capteurs, permet une fonction d’auto-contrôle. Ainsi, le capteur infrarouge a des limites d’utilisation connues et spécifiées, notamment dans des intervalles de température ambiante, d’humidité ambiante, de pression atmosphérique, d’incidence lumineuse ou de niveau d’ultra-violets. Afin de garantir un fonctionnement optimal du dispositif 1, notamment pour s’assurer que les mesures faites par capteur infrarouge sont fiables, les mesures des différents autres capteurs sont utilisées pour vérifier que le capteur infrarouge fonctionne dans les bons intervalles. Le dispositif 1 peut notamment être utilisé pour la sécurité d’individus, notamment de personnes âgées vivant seules. Le dispositif mesure la température d’un individu et détermine ainsi sa présence dans le local. Le dispositif peut aussi déterminer si la personne est immobile, ou pas. En cas d’immobilité prolongée, et en cas de réduction notable du niveau sonore dans le local, le dispositif peut, par exemple, en déduire que l’individu a fait un malaise ou une chute et déclencher une alarme et/ou contacter un correspondant. Chaque dispositif étant connecté au cloud, les données recueillies par chaque dispositif peuvent être corrélées entre elles afin de fournir une information sur une zone géographique donnée. Par exemple, plusieurs dispositifs fournissant une augmentation de CO 2 permettent ainsi de fournir une information sur cette pollution et une direction de déplacement de cette pollution. Il peut en être de même pour des composés volatiles mesurés. Cette fourniture d’une information issue d’une combinaison d’un ou plusieurs des paramètres mesurés par le dispositif peut avoir d’autres usages que la surveillance de l’état de santé d’un individu. Par exemple, le dispositif peut permettre de mesurer des vibrations telles que celles produites par un tremblement de terre ; il peut permettre, si le maillage est suffisant, d’en déterminer l’amplitude et l’épicentre. On peut aussi mesurer et suivre l’évolution, dans une zone donnée : - d’un niveau sonore ; - d’un niveau de pression, de température et/ou d’humidité ; - d’un niveau de luminosité et/ou d’ensoleillement. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Ainsi, le dispositif peut notamment comprend un capteur infrarouge prévu pour mesurer une température dans plusieurs secteurs angulaires, de sorte qu’il peut mesurer simultanément et individuellement la température de plusieurs personnes et/ou d’objets dans la pièce, de sorte qu’il peut différencier un objet d’une personne, ou deux personnes l’une de l’autre. Un capteur et un système selon l’invention remplissent trois fonctions principales : - une mesure de symptômes physiologiques, telles que température du corps, la détection de toux et d’éternuements ; - une mesure de la transmissibilité dans l’air, notamment par la présence d’aérosols, de gouttelettes et un flux d’air ; et, - une mesure de la survie potentielle d’un virus dans l’air, notamment en fonction d’ultra-violets, d’une température et d’une humidité de l’air. Un dispositif et un système selon l’invention présentent de nombreux avantages : - Il dispose de plusieurs capteurs, ce qui permet des mesures physiques simultanées et permet de faire des analyses de corrélation entre différents paramètres, par exemple entre une pollution par des aérosols et/ou des composés volatiles et une température corporelle. Cela permet aussi une utilisation d’un algorithme d’intelligence artificielle pour trouver des corrélations complexes entre différents paramètres. - La connexion à un serveur distant, notamment un serveur dans le cloud, permet une analyse déportée des informations recueillies par le dispositif. Ainsi, on peut modifier l’utilisation du dispositif en changeant uniquement un programme informatique dans le serveur distant, des services fournis à partir des informations recueillies pouvant être différents selon l’utilisation qui en est faite. Bien entendu, un tel dispositif et un tel système peuvent être utilisés dans des salles de classe ou dans des bureaux. Un dispositif et un système selon l’invention ne sont pas limités à la surveillance de maladies respiratoire, mais aussi à d’autres maladies transmissibles par voie aérienne, par exemple des gastro-entérites. Dispositif (1) pour déterminer une survenance d’une maladie transmissible par voie aérienne, notamment d’une infection respiratoire, chez un individu, comprenant, pour recueillir des informations localement : - un capteur ou une caméra infrarouge ; - un microphone ; - un capteur pour mesurer un nombre et une taille de particules et/ou d’aérosols dans un air ambiant ; - un capteur pour mesurer une concentration en dioxyde de carbone (CO 2 ) ; - un capteur de température d’un air ambiant ; - un capteur d’humidité relative de l’air ambiant ; et, - un capteur de pression barométrique ; et, de préférence : - un radar ou un lidar qui permet de mesurer un nombre de personnes présentes et la distance entre les personnes ; et/ou, - un capteur pour mesurer une concentration en composés organiques volatils, notamment en éthanol, en dihydrogène (H 2 ) ou en composés organiques volatils totaux (COVT) ; et/ou, - un capteur de flux d’air ; et/ou, - un capteur de taux d’ultra-violets. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un capteur de position géographique, de préférence par satellite. Dispositif selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de traitement pour les informations recueillies. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens (5) non filaires pour transmettre les informations recueillies, brutes ou traitées, à un serveur distant, de préférence à un serveur dans un cloud (3). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de mémoire pour transmettre de façon différée les informations recueillies. Système pour déterminer une survenance d’une maladie transmissible par voie aérienne, notamment d’une infection respiratoire, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, un serveur distant pour traiter les informations recueillies, et, des moyens (4) non filaires pour transmettre les informations traitées par le serveur distant, soit à l’individu, soit à une autre personne, ledit serveur distant comprenant de préférence un algorithme d’intelligence artificielle permettant de reconnaître une toux Système pour déterminer une survenance d’une infection pulmonaire selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend au moins trois dispositifs selon l’une des revendications 1 à 5. Procédé pour déterminer une survenance d’une maladie transmissible par voie aérienne, notamment d’une infection respiratoire, caractérisé en ce qu’il comprend l’utilisation d’un système selon l’une des revendications 6 et 7, et la mesure d’une concentration en gouttelettes ayant un diamètre compris entre un-dixième de micromètre (0,1 µm) et 150 micromètres (150 µm), et, de préférence pour des gouttelettes dont le diamètre est inférieur à un micromètre (1 µm), des gouttelettes dont le diamètre est supérieur à un micromètre (1 µm) et des gouttelettes dont le diamètre est supérieur à cent micromètre (100 µm). Procédé pour déterminer une évolution géographique d’une maladie transmissible par voie aérienne, notamment d’une infection respiratoire, caractérisé en ce qu’il utilise les données recueillies par un système selon la revendication 7.