Brevet FR3042705A1 — publié le 20170428

DESCRIPTION DISPOSITIF CONNECTÉ INTELLIGENT DANS DES SEMELLES VIBRANTES POUR LE BIEN ÊTRE ET LE CONFORT DES SPORTIFS. La présente invention concerne un dispositif connecté intelligent dans des semelles vibrantes avec une électronique sécurisée reliée à des applicateurs de vibration mécanique et associé à un dispositif actif de communication par des objets connectés en lien avec la santé pour le bien-être et le confort des personnes 10 physiques et plus particulièrement des sportifs. A cet effet on connaît déjà, notamment dans le document US 2004/173220A1 une chaussure dont la semelle est équipée d'un dispositif comprenant un générateur de vibrations, un accumulateur électrique et un système de commande électronique. L'invention vise à améliorer ce type de produit afin de le rendre intelligent, à la fois plus efficace dans le bien être qu'il procure, plus actif au plan technologique et entièrement économiquement optimisé. - 20 Le dispositif objet de l'invention permet de transmettre à distance des vibrations sous la plante des pieds par activation en temps réel d'un assemblage intelligent de composants micro électroniques sécurisés et d'équipements mécaniques miniaturisés. Le traitement des signaux numériques est réalisé grâce aux dispositifs électroniques, 25 sécurisés et pilotés par un microcontrôleur qui est lié à un dispositif sans fil. A eux seuls, ces dispositifs représentent le coeur actif et sécurisé de l'invention. Le dispositif actif et sécurisé permet d'activer les fonctions vibratoires qui sont transmises au sportif lors de ses périodes de récupération après un effort physique 30 soutenu. Ce dernier point est une des particularités de l'invention. Dans la base hardware du microcontrôleur, les liaisons électroniques avec objets connectés reposent sur des modes de connectique sans fil conventionnels 35 (Bluetooth®, liaison WIFI) ou tout autre application communicante (iPod sans fil, télécommande). La commande par téléphone portable est liée aux autorisations de développement d'applications qui sont accordées par les fabricants. Pour les appareils de santé et de maladie qui combinent la surveillance de données 40 du patient avec une connectivité internet sans fil, sont connus des communications sans fil par des systèmes infra - rouge ou radio fréquence avec utilisation du Bluetooth®. Il est connu des brevets FR 09 04955 et FR 11 03355 ainsi que du brevet US 45 2004 / 173220A1, des systèmes et dispositifs avec objets connectés pour des applications dans le domaine de la santé, du confort et du bien être. Dans ces trois cas, il s'agit d'applicateurs vibratoires utilisés dans la thérapie et les soins de personnes âgées et de patients diabétiques afin d'améliorer le maintien 15 3042705 2 postural ou de réduire des tensions musculaires et des troubles pathologiques similaires. Le brevet FR 09 04955 revendique un assemblage de dispositifs électroniques, interactifs dans un système thérapeutique intelligent avec une technologie de 5 communication sans fil. Le brevet FR 11 03355 concerne un système thérapeutique intelligent qui se présente sous la forme d'une semelle et contient dans sa partie interne des dispositifs électroniques et mécaniques associés à un procédé externe de communication et qui permet de développer des fonctions à caractère thérapeutique personnalisées pour soigner les personnes utilisant le dit système. Le brevet US 2004 / 173220A1 revendique un processus technologique avec des chaussures munies de moyens électromécaniques et électroniques agencés dans un boîtier pour générer des vibrations mécaniques. Cependant, ces systèmes et dispositifs sont intrinsèquement rigides car ils requièrent une programmation figée (à la carte) ou peu évolutive et présentent des applications relativement restreintes avec pas de possibilités d'extension vers des utilisations en temps réel. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients et donc de proposer un nouveau dispositif intelligent avec des objets connectés dont le pilotage s'effectue de façon simplifiée, intelligente et active pour élargir le champ d'applications de la santé, notamment dans le secteur du bien être, du confort et de la récupération sportive. Dans le secteur de la santé, l'utilisation de l'ensemble des dispositifs décrits dans cette invention permet de favoriser le bien être et le confort de personnes physiques ainsi que d'améliorer la récupération physique des sportifs. Dans l'activité sportive, il est connu que pour atteindre un niveau de performance optimal, l'athlète doit réaliser de nombreuses séances d'entrainement, le plus souvent à des intensités maximales. Cependant, la répétition de ces efforts induit inévitablement une fatigue, qui se traduit par une diminution des performances. Après la compétition, l'athlète va aussi chercher à récupérer au plus vite. Ainsi, dans le but d'accélérer la restauration de la performance maximale, le choix d'une récupération active est privilégié et le mode de récupération repose sur une augmentation du flux sanguin initiée par le mécanisme de pompe musculaire. En effet, la contraction des muscles du mollet, en comprimant les nombreuses veines dont ils sont dotés, chasse très efficacement le sang veineux vers le coeur, permettant ainsi une augmentation du flux sanguin. L'augmentation du flux veineux dans les membres inférieurs s'accompagne donc d'une augmentation du flux artériel facilitant l'apport d'oxygène et de nutriments et cela permet également d'évacuer les métabolites accumulés lors de l'effort. De nombreuses études suggèrent que la récupération active permet, dans certains cas, de restaurer la performance maximale plus rapidement que la récupération passive avec par exemple l'élimination du lactate. 3042705 3 Grâce à leurs fréquences vibratoires, les chaussures avec semelles vibrantes connectées, application principale de cette invention, activent les commandes motrices des muscles jambiers (plus particulièrement les muscles du mollet). Ceci a pour conséquence de permettre la contraction de ces différents muscles, ce 5 qui comme exposé précédemment, améliorera la circulation sanguine. Lors des phases de récupération, les athlètes, qui s'équipent de semelles avec les dispositifs connectés intelligents objets de l'invention, vont ressentir une amélioration due la circulation du sang dans leurs jambes provoquant une meilleure évacuation des métabolites néfastes produites durant l'effort physique. 10 Tout ceci permet en final une récupération physique grandement facilitée pour les sportifs. L'invention proposée est un dispositif connecté intelligent qui assemble des composants électroniques actifs dans une carte électronique embarquée avec un 15 circuit de communication connectée et relié de façon sécurisée à au moins trois vibreurs mécaniques miniaturisés placés dans la semelle d'une chaussure dite de confort. Dans cette invention, il s'établit en temps réel des liaisons de communication via 20 une carte à intelligence embarquée (4) entre des modules de pilotage externe (8) (9) et des vibreurs mécaniques miniaturisés (1). La dite invention utilise un dispositif de commande d'intelligence qui est une technologie identifiée dans la famille des objets connectés et la carte avec intelligence embarquée (4) fonctionne grâce à un montage approprié de plusieurs 25 circuits avec des systèmes microélectroniques et des modules de communication programmables. Le dispositif intelligent (4) contient dans sa partie interne un microcontrôleur (10) relié à au moins trois vibreurs (1) avec une unité à alimentation électrique sécurisée (7) (15) et dont le fonctionnement est géré par un processus actif de 30 communication interne et externe (10) en relation avec les objets connectés (8) et (9) dits actionneurs de pilotage. Selon l'invention, le système embarqué intelligent (4) qui transmet en temps réel les ordres des actionneurs de pilotage aux vibreurs mécaniques est particulièrement adapté pour la réalisation d'un programme de préparation du sportif pendant une 35 séance de récupération après un effort physique mais aussi pour des programmes d'applications en santé orientés vers le confort et le bien être des personnes physiques qui utilisent le dit dispositif. Dans cette invention, il est indiqué que les vibrations émises par les vibreurs (1) sont caractérisées par une fréquence en Hertz qui peut être réglée par l'opérateur via 40 les dispositifs (8) ou (9) entre 0 et 200 Hz et pendant un temps d'application qui peut varier entre 0 et 5 400 secondes. Les objets connectés (8) et (9), dits de pilotage des séquences opératoires, sont conçus pour transmettre ou recevoir en direct des signaux vers le microcontrôleur (10) de la carte électronique (4) qui active directement les vibreurs mécaniques 45 miniaturisés (1) via un amplificateur de puissance (11). La carte intelligente (4) possède un microcontrôleur intégré (10) de type 8 bits programmable et interfacé aux modules de liaison directe ou indirecte de communication sans fil. Le choix d'un mode de communication directe ou indirecte est celui de 3042705 4 l'opérateur en fonction de l'équipement qu'il retiendra comme organe de commande du système. Physiquement, la carte avec intelligence embarquée (4), l'accumulateur d'énergie (15), la batterie (7) et les vibreurs (1) sont inclus dans une semelle (2) placée dans une chaussure de confort (3) comme indiqué dans la figure 2. Les objets connectés (téléphone portable, tablette, ordinateur PC, télécommande RF,...) intègrent en temps réel des applications spécifiques à l'invention avec un ensemble de composantes électronique et technologies miniaturisées et qui font 10 référence aux figures suivantes : - Figure 1 : C'est un schéma de base général du fonctionnement du dispositif embarqué intelligent. Il présente la carte avec intelligence embarquée (4) qui retient et mémorise la configuration du dit processus embarqué intelligent avec le 15 microcontrôleur (10) qui constitue le coeur du système embarqué intelligent. La carte électronique (4) opère en temps réel comme gestionnaire de flux de communication numérique entre les actionneurs de pilotage (8) ou (9) et le microcontrôleur (10) au moyen d'un système interne de transfert d'informations. Ce microcontrôleur électronique (10) est un assemblage de composants 20 microélectroniques standards incluant un programme informatique intégré et adapté à l'application pour gouverner les vibreurs mécaniques (1) en puissance et temps. Les signaux allant vers les vibreurs (1) sont amplifiés par le dispositif (11) avec une configuration en fréquences vibratoires comprises entre 0 et 200 Hz. 25 Le microcontrôleur (10) est alimenté en énergie par la batterie (7) qui est sécurisée par l'intermédiaire d'un chargeur d'énergie intelligent (15). L'utilisation de la connexion par le port USB (5) permet également un apport d'énergie externe. Ces divers sous-ensembles (5) (7) (15) autorisent une autonomie en énergie très conséquente du système embarqué intelligent. 30 Le bouton de configuration initiale (6) permet via une action manuelle de revenir à la configuration usine qui décrit le premier mode d'utilisation du système embarqué intelligent. Les canaux de communication de la carte électronique (4) vers les systèmes connectés sont de deux natures : 35 - bidirectionnel via une interface Bluetooth® (14) pour la direction de pilotage (8) qui est un téléphone mobile, un iPad TM, une tablette numérique ou tout autre ordinateur PC, ...). - unidirectionnel via le dispositif radio fréquence RF(13) pour la destination du pilote (9) qui est une télécommande type radio -fréquence dans les bandes 40 ISM (industrielles, scientifiques et médicales) 433 MHz régie depuis juin 2014 par la nouvelle directive 2014/53/UE. - Figure 2 : Elle représente une vue générale des équipements mécaniques et électroniques commandés à distance par un des dispositifs (8) ou (9). 45 Sous la voûte plantaire, au moins trois émetteurs de vibration (1) sont placés dans une semelle (2) laquelle est positionnée dans une chaussure de confort (3), de sport ou tout autre type de chaussures. L'électronique embarquée comprend une carte électronique avec intelligence embarquée (4) avec son connecteur USB « Universal Serial Bus » (5) et un 3042705 5 bouton de reconfiguration initiale (6). Une batterie lithium-polymère rechargeable (7) est placée préférentiellement dans le talon de la chaussure. Via les dispositifs de pilotage (8) (9), l'application connectée propose un 5 paramétrage de la fréquence de vibration allant de 1 à 200 Hz avec une durée d'opération qui peut atteindre les 5 400 secondes. Dans le cas de dispositif (9), le réglage en manuel utilise les touches (+) et (-) qui stabilisent l'intensité choisie en final. Dans ce mode par télécommande (9), l'utilisateur peut commencer le démarrage 10 des vibrations (touche A) et peut les arrêter quand il le souhaite (touche B) ce qui actionne l'horloge interne du dispositif (9). Le fonctionnement du dispositif embarqué intelligent (4) va maintenant être décrit 15 en détail. Deux options de technique opératoire sont envisageables : La première consiste en une configuration du dispositif embarqué avec un applicatif de type Bluetooth® qui conjugue en bi - directionnel des consignes en temps réel avec des signaux de puissance vibratoire comme illustré dans la figure 3. 20 - Figure 3 : Il s'agit d'un paramétrage de la courbe puissance vibratoire (17) en fonction du temps réel d'opération (16). Ces signaux numériques de variations de puissance vibratoire sont programmables par l'opérateur utilisateur des semelles équipées du système 25 intelligent. Le niveau de puissance traduit en fréquence vibratoire choisie dans la gamme de 0 à 200 Hz, il est ajusté pour s'adapter à la sensation vibratoire que reçoit l'individu utilisateur pour la recherche de bien être, de confort dans la santé ou d'amélioration de sa récupération physique. A titre d'exemple, si l'objet connecté de pilotage (8) est un téléphone mobile avec 30 interface Bluetooth®, l'opérateur élabore en mode graphique un synoptique comportemental tel que celui présenté dans cette figure 3. Ce synoptique exprime la relation entre la puissance vibratoire (axe des ordonnées (17)) et le temps d'opération (axe des abscisses (16)). Cette fonction discontinue présente des montées en puissance (pentes positives 35 (18)), des pentes négatives (19), des plateaux horizontaux (20) ainsi que des pauses (puissance nulle (21)). Les puissances sont dans la fourchette de 0 à 200 Hz et le temps d'opération varie entre 0 et au moins 5 400 secondes ce qui correspond à la limite d'utilisation de la batterie (7) avant d'être à nouveau rechargée. 40 La seconde solution envisagée est celle d'une configuration du dispositif embarqué connecté avec un système mono directionnel par utilisation d'un PC et d'une télécommande de pilotage (9). Le réglage de cette configuration se fait par l'intermédiaire de l'interface USB (5) à un 45 ordinateur PC ou une tablette numérique. Une des variantes de l'invention est l'utilisation d'une courbe pré - enregistrée par l'utilisateur. Dans les deux cas, l'opérateur qui a connecté le système embarqué intelligent avec son propre système (PC, tablette) reste maître de la programmation de la fonction 3042705 6 puissance vibratoire en fonction du temps. Ces situations différentes sont illustrées dans le synoptique de la figure 4. - Figure 4 : Il s'agit de l'exemple des 3 niveaux possibles (22), (23) et (24) 5 réalisés par une télécommande programmée avec une courbe de variation telle que celle retenue dans la figure 3. Les touches (+) et (-) de la télécommande permettent le passage d'un niveau à l'autre par effet de translation selon l'axe des ordonnées (17). 10 On indique que, par souci de clarté, les quatre figures précédentes sont extrêmement schématiques et ne respectent pas les proportions relatives entre les différents éléments ou variations expérimentales. Selon l'invention, la combinaison des différents dispositifs électroniques actifs et 15 sécurisés ainsi que les vibreurs qui constituent un ensemble autour du dispositif connecté intelligent peuvent correspondre à la fois à un produit et à un fonctionnement en temps réel des dits dispositifs électroniques. Dans la mesure où, une fois placé dans le dispositif connecté intelligent, la fiabilité et l'intégrité des dispositifs électroniques et mécaniques sont assurés. 20 Il va de soi que de nombreuses modifications de détail peuvent être apportées aux dispositifs et aux systèmes décrits sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 25 30 35 40 45 REVENDICATIONS1. Dispositif connecté intelligent qui concerne une carte électronique embarquée, laquelle est reliée de façon sécurisée à des vibreurs mécaniques et qui communique en externe en utilisant des objets connectés dits actionneurs de pilotage des opérations. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il instrumente au moins trois vibreurs miniaturisés placés dans la semelle d'une chaussure dite de confort et en ce qu'il est constitué de modules électroniques actifs et sécurisés. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il permet de traiter 15 tous les signaux numériques nécessaires à l'établissement de programmes de travail en lien avec la santé, le confort, le bien être et la récupération sportive. 4. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les vibrations émises par au moins trois vibreurs mécaniques miniaturisés s'établissent dans la 20 gamme de 0 à 200 Hz pour une durée d'opération pouvant atteindre 5 400 secondes. 5. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que le traitement des signaux véhiculés dans le dit dispositif connecté intelligent, est réalisé en temps réel en mode monodirectionnel ou bidirectionnel avec une gestion des flux de 25 signaux numériques au travers de tous les dispositifs électroniques. 6. Dispositif qui combine dans ses composants électroniques un traitement des signaux vers les actionneurs mécaniques miniaturisés selon la revendication 5 et selon lequel l'organe moteur de communication utilise un microcontrôleur intelligent 30 avec des canaux de communication sans fil en mode mono ou bi - directionnel. 7. Dispositif combinant des dispositifs sécurisés selon la revendication 6 dans lequel le système d'activation du dispositif peut être télécommandé à distance ou peut être utilisé avec une connexion électrique standardisée. 8. Utilisation du dispositif connecté intelligent selon les revendications de 1 à 7 lequel exécute un programme de travail pour apporter du bien être, du confort dans la santé des personnes physiques ou pour une amélioration de la récupération physique des sportifs. 40 35