Personnes âgées

Le projet PROSAFE

Personnes âgées

Dernière mise à jour de cette rubrique: 14 novembre 2006 - Imprimer cette page

PROSAFE : un système de multicapteurs pour la téléassistance des personnes âgées àdomicile

PROSAFE Stic-santé

L’émergence des nouvelles technologies de l’informatique, de l’électronique et des communications sans fil permet aujourd’hui l’intégration de fonctions indispensables à des offres de services adaptées aux besoins des utilisateurs dans l’habitat. Ces offres doivent pouvoir répondre à deux demandes sociétales fortes que sont la maîtrise des coûts de santé et la maîtrise de l’énergie. Les travaux du LAAS (Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes) visent à intégrer les habitudes et pratiques des utilisateurs dans les automatismes domotiques.

Les principes élaborés reposent sur l’apprentissage des habitudes de vie. Deux exemples d’applications utilisant ces concepts sont présentés par l’intermédiaire de deux systèmes domotiques pour la surveillance personnalisée du comportement de personnes âgées dans une perspective de soins à domicile, et pour la gestion automatique du confort thermique. Les résultats encourageants obtenus sur ces exemples laissent entrevoir la possibilité de proposer des systèmes performants à faibles coûts en les associant à d’autres fonctions pour contribuer au développement d’un véritable "habitat intelligent".

L’objectif du LAAS de Toulouse est de proposer aux utilisateurs des automatismes "transparents" au sens où ils ne nécessitent pas d’interventions systématiques d’opérateurs. Cet objectif est bien compris aujourd’hui chez les utilisateurs qui font face quotidiennement à des exigences de programmation à respecter.

L’objectif complémentaire est d’être assuré que l’utilisateur est aidé conformément à ses souhaits, ses habitudes et modes de vie.

L’idée est donc d’appliquer systématiquement une approche par apprentissage comportant deux étapes :

-  une étape d’apprentissage où l’on élabore une modélisation des habitudes et modes de vie permettant d’avoir une version prédictive anticipant les besoins de l’utilisateur.

-  une étape d’exploitation, où l’on s’appuie sur cette modélisation pour réaliser l’automatisme étant entendu que le modèle doit être constamment réactualisé pour tenir compte d’éventuels changements de comportements.

Ces applications peuvent avoir deux objectifs :

-  l’automatisation,
-  la surveillance,

L’automatisation personnalisée du confort

Ces systèmes doivent cependant être de faibles coûts, faciles d’installation et surtout d’utilisation. Plusieurs options de gestionnaires d’énergie "semi-intelligents" ont été développés et proposés pour contribuer à réduire les dépenses tout en tenant compte des souhaits de confort des utilisateurs.

Un système automatisé "intelligent"

Le projet PROSAFE s’inscrit dans le cadre d’un contrat de collaboration avec le groupe "habitat intelligent" de EDF R&D. L’objectif est de proposer un système gestionnaire d’énergie auto-configurable : ERGDOM) basé sur les habitudes de présence et de confort des occupants d’une habitation pour la programmation automatique du chauffage électrique.

Les utilisateurs n’ont à effectuer aucune opération si ce n’est de fixer leur température de confort pendant la phase d’apprentissage. Le concept d’ERGDOM est ainsi basé sur la notion d’auto-apprentissage et appliqué à la notion d’habitude.

Dans le cas de la gestion du confort thermique de l’habitat, deux types d’habitudes vont être utilisés : l’occupation des pièces, et les choix de températures de confort. A l’aide de capteurs de présence, le système est capable de savoir si les pièces sont occupées ou non.

De ces informations, il peut en déduire, par l’analyse statistique, les habitudes d’occupation des pièces dans l’habitat. Le système réagit automatiquement en fonction de la réponse des capteurs de présence en indiquant l’état d’occupation des pièces et le niveau de la température ambiante.

Au-delà d’une phase d’apprentissage, aucune intervention de l’usager n’est plus nécessaire. Le fonctionnement du système se veut totalement transparent pour l’utilisateur. De plus, le système est capable, par une actualisation continue des bases d’apprentissage, de s’adapter aux changements d’habitudes.

ERGDOM est aussi conçu pour automatiquement anticiper les arrivées et les départs des occupants de l’habitation pour mettre en marche ou couper le chauffage de façon à assurer le confort de température.

Le système réalise ainsi quatre objectifs :

-  réaliser une programmation automatique du chauffage en fonction de la présence,

-  assurer un confort personnalisé et anticiper l’arrivée des utilisateurs,

-  optimiser le coût du chauffage,

-  proposer une IHM (Interface Homme Machine) la plus simple et la plus ergonomique possible.

Cet ensemble regroupe quatre fonctions logicielles principales :

-  Une fonction servant à estimer l’arrivée et le départ d’une personne d’une pièce de manière à anticiper et à reproduire la température de consigne habituelle.

-  Une fonction permettant de calculer la réponse thermique de la pièce par apprentissage des données recueillies en temps réel.

-  Une fonction servant à estimer la température de confort. Cette fonction mémorise les choix de température de confort en fonction de l’horaire et des conditions climatiques. Elle détermine la température de consigne.

-  Une fonction de commande des convecteurs

Une dizaine d’habitations individuelles ont été installées en France et ont fait l’objet de deux saisons d’expérimentations. Deux partenaires industriels (Delta-Dore et Legrand) ont été associés à ce projet d’expérimentation, chacun développant son prototype de convecteur et de commandes spécifiques sur la base d’un cahier des charges fonctionnel compatible avec les logiciels ERGDOM.

Des habitudes de comportement ont pu être démontrées et les besoins de confort pour certaines tranches horaires mis en avant.

Cette expérimentation a été extrêmement riche d’enseignements pour la conception de systèmes industriels :

-  les habitudes permettent d’apporter aux utilisateurs, un confort thermique satisfaisant en allégeant ses charges de programmation. Très vite, le système se reconfigure en restant dans une zone de confort bien ressentie.

Le diagnostic du risque personnalisé chez les personnes âgées et handicapées

Le nombre des personnes âgées est en augmentation dans tous les pays industrialisés. Cette augmentation très liée à l’accroissement de la durée de vie pose des problèmes nouveaux de prise en charge des personnes âgées fragiles et présentant une altération des fonctions cognitives. Leur suivi continu par la technologie dans de bonnes conditions de sécurité est indispensable et peut être cherché dans les progrès technologiques de la Microélectronique, des Microsystèmes et des Technologies de l’Information et des Télécommunications. Ce suivi doit habituellement être assuré à domicile, c’est un objectif d’"habitat intelligent".

Le système PROSAFE est basé sur l’intégration d’un dispositif de mesures constitué de capteurs répartis dans la maison. Ces capteurs mesurent l’activité physique (mobilité) de la personne suivie. Ils sont reliés, via un réseau de communication adapté, à une base de traitement connectée à un centre de service. Après traitement des données reçues, le centre fait un diagnostic et prend la décision d’une alarme donnée aux professionnels en charge du suivi ou à la famille. L’ensemble constitue le système de surveillance PROSAFE.

Ce système de deuxième génération est en phase de recherche et vise à la conception d’un dispositif intelligent qui déclenche de façon automatique une alarme en cas de danger et prévient soit la famille, soit les professionnels d’assistance ou de santé.

La principale originalité de PROSAFE est de chercher à donner l’alarme en cas de danger sans une action directe de la personne (appui sur un bouton). L’ambition va jusqu’à anticiper le danger à venir, par des techniques issues de l’Intelligence Artificielle (Reconnaissance de formes, Apprentissage par réseaux de neurones). Le diagnostic s’élabore sur le traitement des données historiques et des données de la situation courante.

Les mesures à automatiser concernent l’activité physique à domicile et tous les paramètres physiologiques de santé. Pour ce faire, deux sortes de capteurs peuvent être envisagées, ceux portés par la personne et ceux placés dans l’infrastructure du bâtiment.

Mesure de ses activités motrices et de ses habitudes

-  La personne porte le capteur de mesure, il s’agit par exemple d’un accéléromètre... Il peut distinguer un état de veille témoignant d’une activité physique comme la marche et d’un état d’immobilité : chute, évanouissement.

-  La personne ne porte pas le système de capteurs, il s’agit alors d’en équiper son environnement : capteurs de présence, de localisation, de mouvement, de contact magnétique des ouvertures (portes et fenêtre), de pression sur le sol, sur les meubles (siège, fauteuil, lit...). Ces capteurs pourront sans instrumentation de l’utilisateur déterminer sa mobilité et ses habitudes de vie.

Plusieurs projets de Recherche et Développement existent notamment en France : HIS de Grenoble (Voir l’article d’Altivis), PROSAFE de Toulouse.

L’avenir de PROSAFE : mesurer des paramètres physiologiques

Le projet PROSAFE est appelé dans l’avenir a être complété par l’usage de capteurs physiologiques. Des capteurs peuvent mesurer l’oxygène dans le sang, le pouls, la pression sanguine, le poids, la ventilation pulmonaire, l’ECG... Les données transitent par une unité de traitement puis une centrale de surveillance. La centrale de surveillance diagnostique et prévient le personnel de suivi.

Epimédics , projet européen coordonné par une équipe de Lyon, développe un système de surveillance à faible coût, fiable, ergonomique pour l’utilisateur, le système est relié par le téléphone à un centre de prise en charge pour les malades cardiaques. D’autres types de systèmes de capteurs de mesures existent, ils peuvent se présenter sous la forme d’un vêtement (projet Vtam5 en France, Life Shirt Vivometrics6 et Smart Shirt Sensatex7 aux USA, Whealthy en Italie). Les systèmes qui ne mesurent qu’un seul paramètre vital sont aussi courants : mesure de l’ECG (Visiocor8 en France, Instromedix9 aux U.S.A, autres systèmes en Italie).

Des systèmes de mesures physiologiques multicapteurs implantables dans le corps humain sont au stade de la recherche avec l’intégration d’une transmission des informations prétraitées sans fil. C’est à ce niveau que l’on parle d’intelligence embarquée, si le système de traitement est intégré dans le système de mesure pour interpréter les informations reçues et envoyées pour déclencher l’alarme à destination d’un médecin par exemple ou au patient lui-même. Plusieurs projets hybrides combinant à la fois l’instrumentation de l’usager et de son environnement sont à l’étude.

Le projet SILC10 (Supporting Independently Living Citizens) exploite deux types de capteurs, intégrés sur le système au poignet (capteur de chute, pouls, température) ou externes (ECG, mesure du glucose dans le sang, détection d’incontinence urinaire, localisation, mais aussi détection de la fumée ou protection contre l’intrusion). Ce système inclut un téléphone sans fil, un système de rappel pour la prise de médicament ainsi que le contrôle de l’environnement de la personne (appareil électroménager, ouverture et fermeture de porte et de fenêtre...).

Il comporte une station de base à domicile par où transitent les données vers un serveur distant pour traitement, qui est reliée à un service de surveillance pour l’envoi des secours. Enfin, d’autres systèmes plus spécifiques à une pathologie donnée proposent un suivi des paramètres physiologiques et leurs comparaisons avec des modèles personnalisés permettant de fournir un diagnostic au médecin.

C’est le cas du projet Diatélic de télésurveillance des dialysés à domicile.

Le projet PROSAFE développé par le LAAS avec l’appui de EDF R&D, se donne comme fonctionnalités :

-  d’équiper le domicile avec des capteurs de présence infrarouges à faible coût,

-  de les connecter par un réseau de communication à un PC,

-  de traiter les données obtenues en différé pour constituer la base de données historique, avec comme sorties les différents paramètres de mobilité (lever, sortie, visite toilettes...),

-  de traiter en temps réel des événements anormaux,

cette partie utilise comme principe de détection l’apprentissage des modes de vie et la mesure de toute déviation par rapport à la normalité des habitudes apprises pour déclencher une alarme. Une première version est disponible avec sorties graphiques ergonomiques pour l’utilisateur (GUI Graphic User Interface pour le personnel soignant). Elle a été validée à partir de systèmes installés dans une maison d’accueil spécialisée pour personnes âgées.

Ce système comporte des capteurs piézoélectriques répartis dans le logement, découpés en zones géographiques. Un réseau de communication connecte les capteurs à un PC. Un logiciel d’acquisition permet de collecter les données grâce à une carte d’acquisition et un convertisseur analogique/numérique. Un logiciel de traitement de données permet d’acquérir et de traiter automatiquement tous les paramètres de mobilité.

Ces éléments caractéristiques montrent des différences entre patients et des modes de comportements différents.

Ces résultats montrent la possibilité d’obtenir automatiquement avec les paramètres de mobilité, une base de données des habitudes de vie journalières.

Le traitement des données en temps réel a conduit à doter le système :

-  d’une interface graphique ergonomique pour suivre le patient dans ses déplacements dans son lieu de vie,

-  d’un déclenchement d’alarme intégré au système d’alerte interne de l’établissement.

Les premiers résultats d’exploitation valident l’intérêt du système pour le déclenchement d’alarme en cas d’événements anormaux :

-  agitation inhabituelle au lit, pour les patients dont le lit est pourvu d’une barrière, le déclenchement de l’alarme a permis de détecter des cas où le patient cherche à passer la barrière du lit, ce qui a provoqué une chute, - sortie de chambre.

Une partie importante des fonctions domotiques de l’habitat devrait pouvoir se développer sur la base des principes d’apprentissage des habitudes et modes de vie des occupants. Cette approche présente l’avantage d’être transparente à l’utilisation tout en apportant des solutions très performantes.

Les systèmes du LAAS ont été conçus et expérimentés en situation réelle. Les résultats sont très encourageants et invitent à approfondir ces possibilités nouvelles au stade des applications. Ils invitent aussi à de nouveaux développements technologiques sur les capteurs de présence et la mise en place de réseaux domotiques sans fil et à courants porteurs pour proposer des systèmes performants et faibles coûts. Ces exemples ne sont qu’une part des fonctions que l’on peut intégrer sur le réseau domotique. D’autres fonctions sécuritaires et de surveillance (intrusion, enfants, handicapées...) peuvent être associées sur le même support et contribuer aussi au développement d’un véritable "habitat intelligent".

En conclusion, le système PROSAFE, dans sa configuration actuelle a atteint ses objectifs et permet :

-  d’apporter de l’aide dans la vie de tous les jours, et de prévoir les besoins identifiés de l’usager,

-  d’apporter une aide à la surveillance médicale en relevant l’évolution des comportements qui peut être importante pour le diagnostic,

-  d’informer sur les comportements inhabituels qui seront interprétés et déclencheront l’intervention du personnel compétent ou des familles.

Date: 14 novembre 2006 - Consulter cet article seul