Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02843683 2014-01-30
WO 2013/024212 PCT/FR2012/000327
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Revêtement de sol amélioré
L'invention concerne le domaine des revêtements de sol, et plus
particulièrement les
revêtements de sol capables de détecter la chute d'une personne.
Tous les pays développés connaissent un vieillissement de leur population qui
s'accélère. Ce vieillissement se traduit par un très fort accroissement du
nombre de
personnes âgées de 60 ans et plus. Cette situation crée un véritable défi dans
le domaine
de la santé publique. Elle engendre aussi de sérieux problèmes de gestion de
la
dépendance des personnes âgées.
En effet, les personnes âgées voient leur espérance de vie augmenter tous les
ans. Par
ailleurs, l'évolution des structures sociales fait que ces personnes vivent de
plus en plus
seules, ou dans des structures spécialisées.
Pour les personnes vivant seules, cet isolement est un problème aigu car elles
risquent
de mourir des suites d'une chute par incapacité à prévenir les secours. Dans
le cas de
structures spécialisées, la détection des chutes est également très
importante, si l'on veut
éviter un personnel soignant très nombreux, avec un coût très élevé de la
fourniture de
soins, ainsi que des litiges en responsabilité pour défaut de surveillance.
La prise de conscience croissante de ces problèmes a suscité la réalisation
d'études qui
ont montré que plus de 7500 personnes meurent chaque année en France des
suites
d'une chute non détectée à temps, ou des conséquences d'une chute gérée
tardivement.
Actuellement, il n'existe aucun dispositif qui fournisse une solution
réellement
satisfaisante à la détection des chutes de personnes dans leur environnement
quotidien.
L'invention vient améliorer la situation.
A cet effet, l'invention propose un revêtement de sol, qui comprend :
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- une couche de surface comprenant une pluralité de segments
conducteurs propres à être alimentés électriquement,
- une couche intermédiaire, au moins en partie isolante électriquement,
comprenant une pluralité d'évidements traversants répartis de façon
sensiblement
régulière, de sorte que la distance moyenne entre un évidement et l'évidement
dont il
est le plus proche est comprise entre environ 5cm et 20cm,
- une couche de base comprenant une pluralité de contacts électriques dont
certains au moins sont homologues des évidements de la couche de surface, et
reliés
à un contrôleur électronique,
- la couche de surface, la couche intermédiaire, et la couche de base étant
superposées dans cet ordre, et positionnées de sorte que certains au moins des
segments conducteurs sont disposés au moins en partie en regard d'un évidement
de
la couche intermédiaire, et que ces segments conducteurs réagissent à une
pression
en venant s'approcher des contacts électriques homologues de la couche de
base,
le contrôleur électronique étant en outre agencé pour émettre sélectivement un
signal d'alerte, en fonction d'une condition comprenant le nombre d'éléments
conducteurs auquel il est connecté qui sont avoisinent un segment conducteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la
lecture de
la description qui suit, tirée d'exemples donnés à titre illustratif et non
limitatif, tirés des
dessins sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue avec un arraché partiel d'un revêtement selon
l'invention,
- la figure 2 représente une vue rapprochée d'une partie de la figure 1,
- la figure 3 représente une vue en coupe de la figure 2,
- la figure 4 représente une vue similaire à la vue de la figure 3 lorsque le
revêtement
fait l'objet d'une pression, et
- la figure 5 représente un exemple de diagramme de flux d'une fonction mise
en oeuvre
dans l'invention.
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Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l'essentiel, des
éléments de
caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire
comprendre la
présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
Comme on peut le voir sur la figure 1, un revêtement de sol 2 comprend une
couche de
surface 4, une couche intermédiaire 6, une couche de base 8, et un contrôleur
électronique 10.
Afin de mieux montrer tous ces éléments, les figures 1 à 4 seront décrites ci-
après
simultanément. Sur la figure 1, une partie de la couche de surface 4 a été
arrachée dans
le coin en haut à gauche du revêtement 2. La figure 2 représente une vue
rapprochée
d'une portion encadrée en pointillés sur la figure 1, tandis que les figures
3' et 4
représentent des vues en coupe de la figure 2, au repos et en réponse à une
pression
possédant une composante verticale.
Par revêtement de sol, on entend tout type de revêtement de sol. Cela peut
être un
simple tapis, c'est-à-dire un revêtement de sol dont la surface se situe entre
environ 60
cm2 et quelques dizaines de m2. Mais l'expression revêtement de sol est de
portée plus
vaste et peut aller jusqu'à recouvrir l'intégralité du sol d'un bâtiment ou
d'une
habitation, du moins dans leurs parties destinées à être fréquentées par des
patients âgés.
Comme on peut le voir sur la figure 1, la couche de surface 4 comprend un
conducteur
électrique 12 qui s'étend selon plusieurs lignes parallèles sur toute la
hauteur du
revêtement de sol 2.
Dans l'exemple décrit ici, le conducteur 12 est un unique fil électrique
présentant un
diamètre d'environ 1 mm, qui est relié à une alimentation électrique non
représentée. Le
fil 12 repose dans l'exemple décrit ici sur une partie inférieure de la couche
de surface 4,
ce qui l'isole électriquement. Le fil 12 peut être isolé en outre par une
gaine, ou pas. Le
diamètre de ce fil électrique peut varier, en fonction de quoi des besoins en
courants et
des options d'alimentation envisagées. Ce fil électrique unique peut être
remplacé par
une pluralité de fils isolés électriquement les uns et les autres et chacun
reliés à une
alimentation électrique indépendante. Ce peut être aussi un système
conducteur, par
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exemple de type circuit imprimé mono ou multi-conducteur, ou équivalent. Ce
peut
également être une couche conductrice qui revêt la partie inférieure de la
couche de
surface 4. Ce peut être encore une pluralité de boutons poussoirs.
Comme on le verra plus bas, le conducteur 12 a pour fonction de se déformer
sous une
pression selon une direction sensiblement verticale pour établir un contact
électrique
ponctuel permettant de détecter cette pression.
La couche intermédiaire 6 est située directement sous la couche de surface 4,
au contact
du conducteur électrique 12. Dans l'exemple décrit ici, la couche
intermédiaire 6 est
réalisée en un matériau isolant électriquement, par exemple une couche en
matériau
plastique isolant.
La couche intermédiaire 6 comprend une multiplicité de trous 14 qui laissent
apparaître
la couche de base 8 sur les figures 1 et 2.
Les trous 14 sont des évidements traversants pratiqués régulièrement dans la
couche
intermédiaire 6. Dans l'exemple décrit ici, ces évidements ont une forme
circulaire
ayant un rayon de lcm. Dans d'autres modes de réalisation, la forme de ces
évidements
pourra varier, et être par exemple un rectangle, un losange ou tout autre
polygone
adapté, ou encore un contour fermé quelconque, notamment de révolution.
L'évidement
présente une surface choisie, comprise entre 2 cm2 et 9 cm2, pour une
épaisseur de la
couche intermédiaire comprise entre environ 3 mm et 12 mm.
De fait, les évidements 14 sont prévus pour permettre la déformation de la
couche 4 à
travers ceux-ci, afin que le conducteur 12 vienne à proximité et/ou au contact
(avoisine)
de la couche de base 8. La portion du conducteur 12 qui vient à proximité
et/ou au
contact de la couche de base 8 forme un segment conducteur.
En effet, comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, la couche de base 8
présente une
pluralité de contacts électriques 16, qui sont chacun relié par un fil 18 au
contrôleur
électronique 10.
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Dans l'exemple décrit ici, les contacts électriques 16 de la couche de base 8
sont choisis
pour présenter une surface de contact 3 à 5 fois plus importante que la
surface de
contact d'un conducteur électrique 12 de la couche de surface 4. En effet,
cela facilite le
contact avec ce dernier lors d'une déformation de la couche de surface 4 suite
à une
5 pression, et évite les erreurs de détection. Cependant, dans diverses
variantes, la section
du contact électrique 16 pourra être choisie identique à celle du conducteur
électrique 12, ou inférieure.
Dans l'exemple décrit ici, la couche de surface 4 est superposée sur la couche
intermédiaire 6, qui est elle-même superposée sur la couche de base 8, dans
cet ordre.
Le revêtement 2 est donc prévu pour être déposé avec la couche de base 8 au
contact du
sol, et avec la couche de surface 4 comme surface de contact pour la marche. A
cet
effet, la couche de surface 4 peut avantageusement être du linoléum, une dalle
plastique,
une moquette, ou encore tout type de surface de sol tel que défini par des
normes
sanitaires.
Avantageusement, la couche de surface 4 peut être choisie moins dure que la
couche
intermédiaire 6, qui pourra par exemple présenter une résistance à la pression
d'environ
15 kg/cm2 à 25 kg/m2. Ainsi, la couche de surface 4 peut se déformer plus
facilement à
l'intérieur des évidements 14 sous l'effet d'une pression, ce qui permet
d'augmenter la
sensibilité de détection.
De la même manière, la couche de base 8 est adaptée pour servir de liaison à
un sol, et
être par exemple en caoutchouc si le revêtement 2 est un tapis, ou être une
matière
adaptée au collage ou autre méthode de fixation s'il s'agit d'un revêtement
pour une
pièce entière.
Au-delà de leur superposition, les couches 4, 6 et 8 sont spécifiquement
agencées de
sorte que le conducteur 12 soit disposé en regard de tous les évidements 14 ou
du moins
de leur plus grande majorité, et de sorte que les contacts électriques 16
soient .eux-
mêmes en regard de tous ces évidements 14 ou de leur plus grande majorité.
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Ainsi, comme cela est représenté sur la figure 4, lorsqu'une pression
représentée par sur
cette figure par une flèche, par exemple la force exercée par le poids d'une
personne, est
exercée sur la couche de surface 4, celle-ci se déforme et vient remplir les
évidements 14 au niveau de l'endroit où cette pression est exercée, et le
conducteur 12
vient au contact des contacts électriques 16 dans les évidements 14 concernés.
Dans l'exemple décrit ici, les évidements 14 sont espacés verticalement et
horizontalement, centre à centre, d'une distance d'environ 7,5 cm, et si l'on
considère
un revêtement présentant une surface de 1,6m par 2,1m, on obtient donc 252
points de
détection formés par les triplets ' conducteur 12, évidement 14, contact 16.
Avantageusement, l'espacement entre les évidements 14 peut être compris entre
5cm
et 20cm.
Lorsqu'une personne chute, elle se retrouve nécessairement allongée sur le
dos, sous le
ventre, ou du moins avec une partie assez étendue de son corps par terre.
Comme
chacun de ces points de détection est relié au contrôleur électronique 10 par
un fil 18, il
devient aisé de surveiller l'activité pour détecter une éventuelle chute. Un
maillage
suffisamment serré permet alors de détecter la différence entre une chute et
la présence
d'une ou plusieurs personnes qui marchent sur le revêtement 2.
Et le maillage de l'exemple décrit ici est très serré, ce qui offre une grande
précision.
En effet, l'étendue d'une personne couchée signifie que l'on peut détecter une
chute :
lorsque plus de dix points de détection sont activés dans un carré
d'environ 30 cm de côté, ou dans un rectangle de surface similaire et dont la
diagonale
est d'environ 35 cm, soit sur une surface d'environ 0,09m2, pendant une durée
minimale,
par exemple de l'ordre de une minute, ou
lorsque 4 points de détection alignés horizontalement, en diagonale ou
verticalement sont activés pendant une durée minimale, par exemple de l'ordre
de une
minute.
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D'une manière générale, la durée minimale pour la détection peut être choisie
supérieure
à 15 secondes. Dans une variante, la détection peut ne pas dépendre d'une
durée
minimale.
Ces scénarios excluent en effet le cas de la marche ou de la présence de
plusieurs
personnes sur le revêtement 2. En effet, un pied adulte est dans la très
grande majorité
des cas d'une longueur inférieure à 35cm, qui correspond à une pointure 53.
Par
conséquent, les critères de détection décrits ci-dessus permettent de
discriminer la
position debout, dans laquelle seuls les pieds sont au contact du sol. De
plus, dans le cas
où plusieurs personnes sont présentes, même si elles sont très proches, elles
ne
provoqueront pas de détection grâce aux maillages décrits, même si la distance
centre à
centre des évidements 14 est de 20cm.
Les calculs nécessaires à la détection peuvent être réalisés au sein du
contrôleur
électronique 10. Pour cela, ce dernier peut comprendre une unité de calcul
sous la forme
d'un dispositif embarqué, d'une carte dédiée ou de tout autre moyen approprié.
Le
contrôleur électronique 10 peut également comprendre des moyens de
communication,
filaires (par ligne téléphonique classique ou par réseau, par exemple
Ethernet), ou sans
fil (par le biais d'une interface de communication GSM, GPRS, 3G, ou Wifi).
En outre, le contrôleur électronique 10 peut être réalisé en plusieurs
parties. Dans ce
cas, le contrôleur électronique 10 comprend une première partie 20 reliée aux
fils 18, et
qui comprend une interface de communication similaire à celle décrite plus
haut.
La partie 20 communique avec une partie 22 déportée, qui peut réaliser les
calculs de
détection mentionnés plus haut, et comprendre elle-même une interface de
communication similaire à celle décrite plus haut.
Ces interfaces de communications peuvent être utilisées pour émettre des
alertes en cas
de détection de chute, par exemple vers un central de télésurveillance, vers
un centre
d'appel de secours, vers le poste d'infirmerie dans le cas d'un hôpital, d'une
clinique ou
d'une maison de retraite, etc.
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Enfin, le contrôleur électronique 10 peut inclure uniquement une interface de
communication similaire à celle décrite plus haut, l'ensemble des calculs de
détection de
chute étant déporté sur un serveur de détection auquel est relié le contrôleur
électronique 10 via cette interface.
La figure 5 représente un exemple de diagramme de flux que le contrôleur
électronique
peut mettre en oeuvre pour détecter les chutes.
10 Dans une opération 20, le contrôleur électronique 10 est initialisé,
avec l'ensemble des
paramètres liés à la détection de chutes, et avec l'initialisation de
l'interface de
communication.
Ensuite dans une opération 25, une boucle de détection commence. Cette boucle
comprend la détection des signaux électriques sur les fils 18. Lorsqu'aucune
pression
n'est détectée, les fils 18 ne présentent pas de signal électrique.
Si un signal électrique est détecté sur un fil 18 donné, cela signifie que le
conducteur 12
est en contact avec un contact électrique 16. En réponse à cette détection, un
identifiant
du point de détection associé au fil 18 donné est stockée, avec un marqueur de
temps.
Ensuite, dans une opération 30, l'unité de calcul vérifie la liste des couples
identifiant de
fil / marqueur de temps, afin de déterminer si ceux-ci vérifient l'une des
conditions de
détection de chute énoncées plus haut.
Si c'est le cas, alors l'interface de communication est activée dans une
opération 35 pour
envoyer un signal de détection de chute, puis la détection reprend avec
l'opération 25.
Sinon, la boucle reprend directement avec l'opération 25.
L'envoi du signal de détection de chute peut comprendre toute information
utile, y
compris l'emplacement du revêtement 2 si celui-ci est connu, une durée
associée aux
marqueurs de temps afin d'indiquer l'heure de la chute, etc.
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Comme on l'a mentionné plus haut, l'invention peut être appliquée tant à des
tapis qu'à
des revêtements de sols complets, pour équiper tout un hôpital ou une maison
de retraite
par exemple, et repose sur la transformation d'une pression liée à une chute
en un signal
électrique dont l'emplacement est connu, afin de détecter une chute.
Dans diverses variantes, le revêtement pourra présenter les caractéristiques
suivantes :
- le contrôleur électronique comprend une unité de calcul propre à détecter
une chute en
fonction du signal émis sur les fils électriques reliés auxdits contacts
électriques,
- l'unité de calcul est agencée pour détecter :
*l'activation de plus de dix points de détection dans une surface d'environ
0,09 m2, pendant une durée supérieure ou égale à 30 secondes, et/ou
*l'activation de quatre points de détection alignés horizontalement, en
diagonale ou verticalement pendant une durée supérieure ou égale à 30
secondes,
- le contrôleur électronique comprend en outre une interface de communication
propre à
émettre sélectivement ledit signal de détection,
- l'interface de communication est de type filaire,
- l'interface de communication fonctionne avec un réseau téléphonique
classique,
- l'interface de communication fonctionne avec un réseau Ethernet,
- l'interface de communication est de type sans fil,
- l'interface de communication fonctionne avec un réseau téléphonique sans fil
de type
GMS, GPRS ou 3G, et
- l'interface de communication fonctionne avec un réseau sans fil de type
WiFi.
