Brevet FR3059555A1 — publié le 20180608

PROCEDES ET DISPOSITIFS DE REVEIL CONTROLE. La présente invention est relative aux procédés, dispositifs et systèmes de réveil améliorés d'un individu. Un réveil classique comporte une horloge et un sélecteur d'heure de réveil contrôlable par l'utilisateur. Lorsque l'horloge atteint la valeur temporelle indiquée par le sélecteur, un stimulus de réveil est déclenché, usuellement un stimulus sonore ou tactile pour réveiller l'utilisateur. Lors de l'utilisation d'un tel réveil, l'utilisateur est garanti d'avoir un réveil à une heure prédéfinie dès lors que le stimulus présente une intensité suffisante. Toutefois, le moment du réveil peut survenir au milieu d'une plage de sommeil profond de l'utilisateur. Dans ce cas, l'utilisateur peut mettre un temps prolongé à sortir complètement du sommeil et en particulier se réveiller avec une impression de fatigue importante. La présente invention vient améliorer cette 20 situation. Plus précisément, les procédés, dispositifs et systèmes selon l'invention garantissent une heure maximale de réveil tout en permettant de faciliter le réveil de l'utilisateur et de réduire la sensation de fatigue 25 résiduelle. Le procédé selon l'invention, mis à oeuvre par un tel dispositif et/ou système met en oeuvre un réveil intelligent. Un tel réveil intelligent comporte, sur une période précédent une heure déterminée par l'utilisateur, 30 une opération de génération de stimulations dont l'intensité est fonction d'une profondeur de sommeil de l'utilisateur de sorte à engendrer un réveil progressif de l'utilisateur. De cette manière, l'utilisateur n'est plus en sommeil profond à l'instant du réveil. Par ailleurs, 35 l'invention permet également d'assurer la sécurité de 3059555 2 l'heure de réveil. Pour cela, un réveil classique, c'est-à-dire générant un stimulus uniquement à l'heure définie par l'utilisateur, peut être mis en place sur l'appareil mobile à l'heure déterminée par utilisateur. Si le réveil 5 intelligent permet, à lui-seul, un éveil de l'utilisateur, un signal est transmis du dispositif à l'appareil mobile via une liaison coutre distance, par exemple Bluetooth, pour annuler le réveil classique. Ce signal est par exemple transmis suite à au retrait du dispositif de la tête de 10 l'utilisateur lorsque l'utilisateur se réveil. Une liaison courte distance peut alors être activé, par exemple Bluetooth, et peut envoyer un signal, par exemple de type iBeacon pour iOS. Si ce signal n'est pas envoyé, le réveil classique s'active à l'heure dite. 15 A cet effet, l'invention a pour premier objet un procédé de réveil contrôlé d'un individu dans lequel : on définit une heure souhaitée de réveil de l'individu, on définit une période d'action fonction de, et 20 préalablement à, l'heure souhaitée de réveil, pendant ladite période d'action : on acquière continument un signal de mesure représentatif d'un signal physiologique d'un individu, on détermine continument un indice de profondeur de 25 sommeil à partir du signal de mesure, on applique de manière répétée des stimulations acoustiques prédéfinies à l'individu telles que l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et/ou la phase desdites stimulations acoustiques soient fonction de 30 l'indice de profondeur de sommeil de sorte à ce que l'indice de profondeur de sommeil tende vers une valeur indicative d'un réveil de l'individu, et ladite valeur soit atteinte à l'heure souhaitée de réveil de l'individu ou dans une fourchette prédéfinie 35 autour de ladite heure souhaitée de réveil. 3059555 3 Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - pendant ladite période d'action, on détermine en 5 outre continument un indice de probabilité de réveil à partir du signal de mesure, et l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et/ou la phase des stimulations acoustiques sont également fonction de l'indice de probabilité de réveil de sorte à 10 diminuer l'intensité de la stimulation acoustique perçue par l'individu lorsque la probabilité de réveil de l'individu par la stimulation acoustique augmente; - le signal de mesure comprend un électroencéphalogramme et l'indice de profondeur de sommeil 15 est au moins fonction d'une puissance spectrale du signal de mesure dans la gamme des ondes lentes et/ou dans la gamme des ondes delta, ou encore fonction d'une fréquence et/ou d'un nombre d'ondes lentes dans le signal de mesure; - le signal de mesure comprend un électroencéphalogramme et l'indice de probabilité de réveil est au moins fonction d'une puissance spectrale du signal de mesure dans la gamme des béta et/ou dans la gamme des ondes alpha; - le signal de mesure comprend un signal issu d'un 25 accéléromètre porté par l'individu et l'indice de probabilité de réveil est au moins fonction dudit signal issu de l'accéléromètre; - l'indice de profondeur de sommeil et l'indice de probabilité de réveil sont identiques. 30 - le procédé est tel que : on définit préalablement une heure de réveil impératif de l'individu et si l'indice de profondeur de sommeil n'a pas atteint une valeur indicative d'un réveil de l'individu à 35 ladite heure de réveil impératif, on applique à l'individu, 3059555 4 à ladite heure de réveil impératif, une stimulation sensorielle de réveil d'intensité suffisante pour réveiller ledit individu, notamment une stimulation de réveil acoustique ou vibratoire, et 5 on arrête le procédé. L'invention a également pour objet un dispositif porté par l'individu lors d'une période de sommeil mettant en oeuvre le procédé tel que détaillé ci-avant et comportant: 10 des moyens d'acquisition d'un signal de mesure représentatif d'un signal physiologique de l'individu, une unité de traitement pour analyser le signal de mesure et déterminer continument un indice de profondeur de sommeil à partir du signal de mesure, et 15 au moins un hautparleur, par voie aérienne ou à conduction osseuse, pour appliquer de manière répétée des stimulations acoustiques prédéfinies à l'individu, l'unité de traitement et ledit au moins un hautparleur étant adaptés pour que l'intensité, le contenu 20 spectral, la fréquence et/ou la phase desdites stimulations acoustiques soient fonction de l'indice de profondeur de sommeil de sorte à ce que l'indice de profondeur de sommeil tende vers une valeur indicative d'un réveil de l'individu, et ladite valeur soit atteinte à l'heure souhaitée de réveil de l'individu ou dans une fourchette prédéfinie autour de ladite heure souhaitée de réveil. L'invention a également pour objet un système mettant en oeuvre le procédé tel que détaillé ci-avant et 30 comprenant un dispositif tel que détaillé ci-avant ainsi qu'un module déporté, notamment un téléphone intelligent ou une base, apte à appliquer à l'individu, à l'heure de réveil impératif, ladite stimulation sensorielle de réveil. D'autres caractéristiques et avantages de 35 l'invention apparaîtront au cours de la description 3059555 5 suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : la figure 1 est une vue schématique d'un 5 dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 1 est une vue schématique d'un système selon un mode de réalisation de l'invention comportant un dispositif tel qu'illustré sur la figure 1 et un module déporté, 10 - la figure 3 est un organigramme illustrant un mode de réalisation d'un procédé selon l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 illustre un système 1 de réveil 15 contrôlé selon un mode de réalisation l'invention. Le système 1 comporte un dispositif 2 de réveil contrôlé selon un mode de réalisation de l'invention ainsi qu'un module déporté 3, notamment un téléphone intelligent ou une base. Le dispositif 2 comporte des électrodes 4, par 20 exemple des électrodes sèches, qui mesurent en temps réel l'activité cérébrale, une unité de traitement 5 embarqué pour traiter le signal et un ou plusieurs haut-parleur(s) 6 qui peut être un haut-parleur classique (par voie aérienne) ou à conduction osseuse afin de diffuser des sons. 25 L'unité de traitement 5 peut comporter un ou plusieurs processeurs ainsi que des mémoires et des modules de traitement analogique des signaux. Le dispositif 2 peut comporter un châssis 7 unique sur lequel sont monté les électrodes 4, l'unité de traitement 5 et le ou les haut-parleur(s) 6. Le dispositif 2 peut encore comporter une batterie. La batterie 8 peut être montée sur le châssis 6. Le système 1 et le dispositif 2 sont aptes à mettre en oeuvre un procédé de réveil contrôlé d'un individu tel 35 qu'illustré sur la figure 3. 3059555 6 Un tel procédé comporte tout d'abord une étape consistant à a) définir une heure souhaitée de réveil de l'individu. Avant de se coucher, par exemple, l'utilisateur peut 5 définir une heure souhaitée de réveil. L'utilisateur peut définir cette heure sur une application logicielle mise en oeuvre sur le dispositif 2 ou sur le module déporté 3. Dans ce dernier cas, le module déporté 3 communique ensuite cette heure souhaitée au dispositif 2, par exemple via une 10 liaison sans fil comme une liaison bluetooth. Le module déporté 3 et dispositif 2 sont alors appairés. Deux types de réveils peuvent alors être mis en oeuvre: un réveil intelligent sur le dispositif 2 ainsi que, le cas échéant un réveil classique sur le module déporté 3. 15 Un réveil classique est par exemple mis en oeuvre de la manière suivante. Le réveil classique est une alarme à l'heure souhaité, c'est une sécurité en cas d'échec du réveil intelligent. Le réveil classique sera désactivé uniquement si il est 20 détecté que l'utilisateur est déjà réveillé à un instant précédant immédiatement l'heure souhaité. Ceci peut se traduire par plusieurs signes, parmi lesquels: un réveil suffisamment long est détecté via les 25 capteurs EEG et/ou accéléromètre, le dispositif 2 est éteint volontairement ou une interaction de l'utilisateur avec le dispositif 2 est détectée, ou encore le dispositif 2 est relié à l'alimentation sur 30 secteur. La détection de l'éveil de l'utilisateur peut faire exemple se faire au moyen d'un protocole de communication locale tel que iBeacon pour iOS par exemple. Un tel protocole de communication locale permet de notifier au module déporté 3 la présence d'un appareil à proximité. 3059555 7 Ainsi si le dispositif 2 active ledit protocole, le module déporté 3 recevra une notification. Cette notification constitue une indication que le module déporté 3 peut désactiver son alarme car l'utilisateur est déjà réveillé. 5 Le réveil intelligent est par exemple mis en oeuvre de la manière suivante. Le procédé comporte une étape b) au cours de laquelle on définit une période d'action fonction de, et préalablement à, l'heure souhaitée de réveil. 10 Cette période d'action peut être fonction de l'individu et est par exemple d'une durée de quelques minutes à environ une heure, par exemple de 20 min. Ainsi, peu avant l'heure de réveil (par exemple 20 min avant), l'unité de traitement 5 du dispositif 2 va analyser 15 le sommeil de l'utilisateur grâce aux signaux des électrodes 4, notamment à la courbe de l'encéphalogramme (EEG) de l'individu. Le dispositif 2 peut également comporter d'autres capteurs comme un accéléromètre par exemple. En fonction de ces données, des stimulations vont 20 être envoyées par le dispositif 2 pour réveiller l'utilisateur en douceur. Plus précisément, pendant la période d'action définie préalablement à l'heure souhaitée de réveil, le dispositif 2 met en oeuvre les étapes consistant à : 25 c) acquérir continument un signal de mesure représentatif d'un signal physiologique d'un individu, d) déterminer continument un indice de profondeur de sommeil à partir du signal de mesure, e) appliquer de manière répétée des stimulations 30 acoustiques prédéfinies à l'individu, l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et/ou la phase desdites stimulations acoustiques étant fonction de l'indice de profondeur de sommeil. Ces étapes c)-e) sont mises en oeuvre de manière 35 continue et en parallèle. 3059555 8 Par « acquérir continument » et « déterminer continument », on entend que le signal de mesure et l'indice de profondeur de sommeil sont respectivement acquis et déterminés en temps réel (par exemple en temps 5 réel souple) simultanément et en parallèle. Par « continument », on entend que les opérations et/ou étapes sont répétées dans le temps au cours d'une période d'action, notamment répétées d'une manière périodique ou quasi-périodiques. 10 Les stimulations sont appliquées de sorte à ce que l'indice de profondeur de sommeil tende vers une valeur indicative d'un réveil de l'individu, et que cette valeur soit atteinte à l'heure souhaitée de réveil de l'individu ou dans une fourchette prédéfinie autour de ladite heure 15 souhaitée de réveil. Les stimulations sont des sons, qui peuvent être plus ou moins forts, et qui peuvent démarrer plus ou moins tard en fonction du sommeil de l'utilisateur. Par exemple, pour un sommeil profond, les stimulations démarreront environ 20 20 minutes avant le réveil (période d'action) et le niveau sonore sera au maximum. En revanche, pour un sommeil paradoxal, les stimulations démarreront environ 15 min avant le réveil (période d'action) et le niveau sonore sera moyen. Pour produire ces sons le dispositif peut comporter 25 différents transducteurs sonores, tels que des modules de conduction osseuse ou des hauts parleurs classiques, situées sur le dispositif 2. De cette manière, il est possible de sortir petit à petit l'utilisateur de son cycle de sommeil afin qu'il 30 puisse se sentir en forme et bien réveillé. Les types de sons des stimulations peuvent par exemple être choisis dans la liste suivant: oiseau, pluie, torrent, forêt, etc. ou une musique définit par l'utilisateur, l'idéal étant sûrement les sons qui correspondent au réveil 35 de manière générale (e.g. oiseaux, cocoricos etc.) 3059555 9 Différents choix concernant l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et/ou la phase des stimulations acoustiques peuvent être mis en oeuvre afin de réveiller progressivement l'utilisateur. 5 Un premier exemple de possibilité concernant le choix de l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et la phase des stimulations acoustiques est le suivant. De petites simulations sonores peuvent être envoyées à volume constant et à intervalle de temps régulier (par exemple 10 toutes les 15 secondes) jusqu'à ce qu'un réveil de l'utilisateur soit détecté par l'analyse des signaux EEG et/ou de l'accéléromètre. Un autre exemple peut être d'envoyer des signaux à intervalle de temps réguliers, mais à un niveau sonore 15 dépendant de la profondeur du sommeil de la personne (par exemple mesurée grâce à l'EEG et l'accéléromètre). En sommeil profond, les stimulations peuvent ainsi être plus fortes qu'en sommeil paradoxal. Il est également possible de faire varier le délai entre deux stimulations 20 successives, la durée des stimulations ou encore leur texture (par exemple le contenu spectral). Les stimulations peuvent être synchronisés avec des motifs ou rythmes de l'EEG afin d'augmenter ou de diminuer d'autres motifs ou rythmes de l'EEG. Les motifs ou rythmes 25 de l'EEG peuvent être par exemple : des oscillations lentes, des fuseaux de sommeil, des complexe K, des ondes lentes, 30 un rythme alpha, un rythme beta, tout autre motif ou rythme caractéristique de l'EEG. 35 Un objectif possible de l'invention est d'obtenir un 3059555 10 réveil qui ne sonne jamais lorsque l'utilisateur est conscient. Ainsi, de manière avantageuse, une fois l'éveil de l'utilisateur détecté, on arrête les stimulations. Pour cela on peut définir une condition d'arrêt des 5 stimulations. Un exemple de condition d'arrêt pour les stimulations est par exemple un arrêt des stimulations si : P>S ou Mouvements > M avec : P = Palpha / (Pdelta+ Ptheta) 10 où Palpha est une puissance des ondes alpha (gamme 8- 12Hz), Pdelta est une puissance des ondes delta (gamme 0- 4Hz), 15 Ptheta est une puissance des ondes theta (gamme 4- 8Hz), S est un seuil d'arrêt pour la puissance, et M est un seuil d'arrêt pour le mouvement. Un exemple de fonction pour le volume des stimulations 20 peut alors être donné comme une fonction de P, une bande de fréquence de l'EEG, des mouvements de l'utilisateur, et une rampe prédéfinie de réveil. Selon un procédé de la présente invention, une phase de calibration du volume sonore peut être mise en oeuvre, 25 notamment avant d'aller se coucher. Une calibration pré-sommeil peut permettre de connaître les seuils de volume auditif pour chaque utilisateur. Les capacités et sensibilités auditives changent d'un individu à l'autre, par exemple un son trop 30 faible ne sera pas entendu par un malentendant, il aura besoin d'une stimulation plus forte, qui sera trop douloureuse pour une audition normale. Un apprentissage d'un classifieur peut être mis en oeuvre. Il est ainsi par exemple possible d'entraîner un 35 classifieur en éveil, pour reconnaître les réponses à des 3059555 11 stimuli déviants. Ainsi en envoyant des stimuli identiques suivis d'un stimuli déviant, on se crée des exemples de réponse pendant l'éveil qui constitueront le corpus d'apprentissage du classifieur. 5 Une phase de calibration pendant le sommeil associé à un autre algorithme de classification de phase de sommeil permet également de connaître la modulation de la MMR et P300 suivant les différentes phases de sommeil, afin notamment de les identifier. 10 Le procédé de calibration peut par exemple comporter : - une modulation du volume sonore, par exemple une stimulation d'amplitude croissante. L'utilisateur indique alors quand il commence à entendre et quand le son devient trop fort. Les amplitudes peuvent également être choisies 15 manuellement par l'utilisateur (min, max ou juste une seule valeur). - un entraînement du classifieur, par exemple une émission de séquences de sons pour entraîner le classifieur. 20 Un exemple de résultat de la calibration peut être une base de données contenant les réponses du signal EEG de l'utilisateur aux stimuli. La calibration peut également donner une ou plusieurs valeurs de volume sonore en dB. A partir de ces valeurs 25 sonores, un algorithme peut alors retourner le volume sonore des stimulations des ondes lentes. Exemple de valeurs de volume sonore : - Volume stimulation = k * moyenne(volume max, volume min) 30 où k est un paramètre à déterminer, - Volume stimulation = moyenne logarithmique(volume max, volume min) où k est un paramètre à déterminer, - Volume stimulation = k * volume 35 dans le cas où la calibration ne retourne qu'une seule 3059555 12 valeur pour le volume La calibration peut être faite pour chaque utilisateur individuellement ou peut être faite sur un groupe d'utilisateur. 5 « Indice de réveillabilité ». On entend par exemple par indice de réveillabilité la un indice probabilité qu'une stimulation réveille la personne « Probabilité de réveil ». On entend par probabilité de réveil un indice de probabilité que la personne se 10 réveille d'elle-même « Profondeur de sommeil ». On définit la profondeur du sommeil par sa proportion d'activité lente. On peut aussi définir la profondeur du sommeil a posteriori par la forme dans laquelle se trouve l'utilisateur après le réveil. 15 Mieux l'utilisateur se sent au réveil, moins on définira le sommeil précédent son réveil comme profond. En procédant de la manière détaillée ci-avant, il est possible de laisser dormir l'utilisateur le plus longtemps possible et de le réveiller en s'adaptant au 20 cycle de son sommeil. Ceci évite notamment de se baser sur une courbe de sommeil mesurée sur l'utilisateur pour attendre un cycle de sommeil léger, l'utilisateur risquant alors d'être réveillé bien avant l'heure du réveil et perdre du temps de sommeil. 25 Les différents procédés et dispositifs décrits ci- dessus peuvent être combinés entre eux le cas échéant. REVENDICATIONS1. Procédé de réveil contrôlé d'un individu : - on définit une heure souhaitée de réveil de 5 l'individu, - on définit une période d'action fonction de, et préalablement à, l'heure souhaitée de réveil, - pendant ladite période d'action : on acquière continument un signal de mesure 10 représentatif d'un signal physiologique d'un individu, on détermine continument un indice de profondeur de sommeil à partir du signal de mesure, on applique de manière répétée des stimulations acoustiques prédéfinies à l'individu telles que 15 l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et/ou la phase desdites stimulations acoustiques soient fonction de l'indice de profondeur de sommeil de sorte à ce que l'indice de profondeur de sommeil tende vers une valeur indicative d'un réveil de l'individu, et 20 ladite valeur soit atteinte à l'heure souhaitée de réveil de l'individu ou dans une fourchette prédéfinie autour de ladite heure souhaitée de réveil. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, 25 pendant ladite période d'action, on détermine en outre continument un indice de probabilité de réveil à partir du signal de mesure, et dans lequel l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et/ou la phase des stimulations acoustiques sont 30 également fonction de l'indice de probabilité de réveil de sorte à diminuer l'intensité de la stimulation acoustique perçue par l'individu lorsque la probabilité de réveil de l'individu par la stimulation acoustique augmente. 35 3. Procédé selon l'une quelconque des 3059555 14 revendications 1 et 2, dans lequel le signal de mesure comprend un électro-encéphalogramme et dans lequel l'indice de profondeur de sommeil est au moins fonction d'une puissance spectrale du signal de mesure dans la gamme des ondes lentes et/ou dans la gamme des ondes delta, ou encore fonction d'une fréquence et/ou d'un nombre d'ondes lentes dans le signal de mesure. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le signal de mesure comprend un électro-encéphalogramme et dans lequel l'indice de probabilité de réveil est au moins fonction d'une puissance spectrale du signal de mesure dans la gamme des béta et/ou dans la gamme des ondes alpha. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le signal de mesure comprend un signal issu d'un accéléromètre porté par l'individu et dans lequel l'indice de probabilité de réveil est au moins fonction dudit signal issu de l'accéléromètre. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'indice de profondeur de sommeil et l'indice de probabilité de réveil sont 25 identiques. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel - on définit préalablement une heure de réveil 30 impératif de l'individu et - si l'indice de profondeur de sommeil n'a pas atteint une valeur indicative d'un réveil de l'individu à ladite heure de réveil impératif, on applique à l'individu, à ladite heure de réveil impératif, une stimulation 35 sensorielle de réveil d'intensité suffisante pour réveiller 3059555 15 ledit individu, notamment une stimulation de réveil acoustique ou vibratoire et - on arrête le procédé. 5 8. Dispositif (2) porté par l'individu lors d'une période de sommeil mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et comportant : - des moyens d'acquisition (4) d'un signal de mesure représentatif d'un signal physiologique de 10 l'individu, - une unité de traitement (5) pour analyser le signal de mesure et déterminer continument un indice de profondeur de sommeil à partir du signal de mesure, et - au moins un haut-parleur (6), par voie aérienne ou à 15 conduction osseuse, pour appliquer de manière répétée des stimulations acoustiques prédéfinies à l'individu, l'unité de traitement (5) et ledit au moins un haut-parleur étant adaptés pour que l'intensité, le contenu spectral, la fréquence et/ou la phase desdites stimulations 20 acoustiques soient fonction de l'indice de profondeur de sommeil de sorte à ce que l'indice de profondeur de sommeil tende vers une valeur indicative d'un réveil de l'individu, et ladite valeur soit atteinte à l'heure souhaitée de 25 réveil de l'individu ou dans une fourchette prédéfinie autour de ladite heure souhaitée de réveil. 9. Système (1) mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 7 et comprenant un dispositif (2) selon la 30 revendication 8 ainsi qu'un module déporté (3), notamment un téléphone intelligent ou une base, apte à appliquer à l'individu, à l'heure de réveil impératif, ladite stimulation sensorielle de réveil.