Brevet FR3083705A1 — publié le 20200117

Description Titre de l'invention : Dispositif d'aide à l'endormissement d'un uti- lisateur. Domaine technique. [0001] La présente invention concerne le domaine général de l'aide à l'endormissement et tout particulièrement des dispositifs d'aide à l'endormissement qui émettent de la lumière. Plus particulièrement., l'invention concerne un dispositif d'aide à l'endormissement d'un utilisateur comprenant une source lumineuse conçue pour émettre une lumière favorisant l'endormissement de l'utilisateur. [0002] Il est connu que la lumière blanche a une grande influence sur le rythme circadien de l'homme et en particulier son sommeil Ainsi, le rythme naturel du sommeil de l'homme est aligné sensiblement sur celui du soleil avec un cycle d'éveil coïncidant avec le jour et un cycle de sommeil coïncidant avec la nuit. En particulier, une hormone centrale, la mélatonine régule les rythmes chrono-biologiques ainsi que de nombreuses sécrétions hormonales. Suite à la baisse de la lumière diurne, cette hormone est sécrétée dans le cerveau par la glande pinéale, par la rétine ainsi que par les cellules de la moelle osseuse, les lymphocytes et les cellules épithéliales. 100031 Avant l'arrivée de l'électricité et l'apparition de l'éclairage artificiel domestique, le rythme de la journée était généralement lié au rythme solaire et le rythme circadien était ainsi respecté. 100041 Le développement de l'éclairage artificiel a permis aux hommes de rester éveillés et actifs même après le coucher du soleil. En outre, le développement des écrans de tablettes, d'ordinateur a plus récemment crée de nouvelles sources d'éclairage indirectes artificielles. 100051 Or, on sait que certaines composantes spectrales de la lumière visible par l'homme, notamment la lumière bleue, sont à même de dérégler le bon fonctionnement de la glande pinéale et notamment de bloquer la production de mélatonine. Cette lumière bleue est présente dans de nombreuses sources d'éclairage artificiel et en particulier les écrans et tablettes régulièrement utilisés par les hommes à des heures tardives du jour. 100061 Toutes ces sources d'éclairage artificiel perturbent sensiblement le rythme naturel circadien des hommes et une des conséquences en est l'augmentation des troubles plus ou moins sévères du sommeil avec en particulier des difficultés d'endormissement. Technique antérieure 100071 On connaît déjà de l'état de la technique, notamment de la demande de brevet FR 3 056 408, un dispositif d'aide à l'endormissement. d'un utilisateur, comprenant. une source lumineuse conçue pour émettre une lumière sensiblement monochromatique rouge ou quasi monochromatique favorisant l'endormissement de l'utilisateur. Ce dispositif d'aide à l'endormissement fonctionne surie principe d'une loi prédéfinie selon laquelle la puissance lumineuse émise par ladite source lumineuse est progressivement décroissante au cours du temps de manière à évoluer automatiquement entre une valeur de puissance maximale et une valeur de puissance minimale [0008] Toutefois, cc dispositif d'aide à l'endormissement présente l'inconvénient d'être une source lumineuse dédiée exclusivement à l'endormissement du fait de sa couleur rouge. La lumière rouge soumet l'utilisateur à une atmosphère très artificielle pouvant éventuellement nuire à son bien-être et empêcher sa détente. [0009] Ainsi, il existe un besoin d'un dispositif permettant de favoriser l'endormissement initial proprement dit, c'est-à-dire permettant de contribuer directement et efficacement, de façon positive, au passage de l'état éveillé à l'état de sommeil inconscient, en particulier au début de la phase de sommeil nocturne de la façon la plus naturelle possible. Résumé de l'invention [0010] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'aide à l'endormissement d'un uti- lisateur, comprenant une source lumineuse à spectre lumineux accordable conçue pour émettre une lumière favorisant l'endormissement de l'utilisateur, caractérisé en ce que la source lumineuse comprend une première source de lumière dont le spectre lumineux est sensiblement blanc dans une plage de longueurs comprises entre 400 nm et 800 nm et une deuxième source de lumière dont le spectre lumineux est relativement enrichi de longueurs d'onde supérieures à 560 nm et relativement dépourvu de longueurs d'onde inférieures à 560 nm et en ce que le dispositif comprend une unité de commande de la puissance lumineuse de chacune des deux sources indépendamment l'une de l'autre afin d'obtenir une pondération spectrale des deux sources variable en fonction du temps par variation de la puissance lumineuse de chacune des deux sources entre des valeurs maximales et minimales. [0011] Grâce à l'invention, le dispositif permet d'obtenir une quantité de lumière bleue de faible à nulle suivant un programme prédéfini faisant varier la pondération de puissance des sources lumineuses et permet d'éclairer le foyer de l'utilisateur sans perturber le rythme biologique des utilisateurs. [0012] L'utilisation dans la soirée d'une lumière de plus en plus ambrée permet d'accompagner naturellement le corps à la sécrétion de mélatonine, ce qui va favoriser l'endormissement. [0013] Un dispositif selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des carac- téristiques ci-après. [0014] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le spectre lumineux de la 3 deuxième source suit une courbe représentant sensiblement une fonction gaussienne centrée sur une longueur d'onde supérieure à 560 nm, de préférence centrée autour de la longueur d'onde 590 nm. [0015] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la fonction gaussienne a une largeur à mi-hauteur comprise entre 20 nm et 50 nm. [0016] De préférence, le spectre lumineux de la première source suit une courbe présentant un premier pic étroit dont le sommet est compris entre 400 nm et 500 nm et un deuxième pic large dont le sommet est compris entre 500 nm et 700 nm. [0017] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif comprend un socle et un corps tubulaire d'éclairage monté verticalement à partir du socle. [0018] De préférence, le corps tubulaire comprend un boîtier délimitant un logement pour recevoir la source lumineuse. [0019] De préférence, le dispositif comprend une carte de circuit imprimé portant une pluralité de diodes électroluminescentes formant la source lumineuse principale. [0020] Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la pluralité de diodes élec- troluminescentes comprend un premier groupe de diodes aptes à émettre une lumière de couleur blanche et un deuxième groupe de diodes aptes à émettre une lumière de couleur ambre. [0021] Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'unité de commande est configurée pour faire varier le ratio mélanopique dc la source lumineuse principale entre 0 et 1, de préférence entre 0 et 0,5. [0022] L'invention concerne également un système d'aide à l'endormissement d'un uti- lisateur comprenant un dispositif selon l'invention et un terminal de commande à distance du dispositif pour piloter l'allumage, l'extinction et l'accordage de la source lumineuse du dispositif. [0023] L'invention a encore pour objet un procédé d'endormissement d'un utilisateur au moyen du dispositif d'aide à l'endormissement selon l'invention, pendant une phase d'endormissement, on diminue la puissance lumineuse de la première source lumineuse jusqu'à une puissance sensiblement nulle et on maintient la puissance lumineuse de la deuxième source lumineuse à une valeur non nulle. [0024] Un procédé selon l'invention peut également comprendre de façon optionnelle l'étape selon laquelle on fait varier un ratio mélanopique de la source lumineuse principale (300) en partant d'une valeur de ratio comprise entre 0,5 et -1 jusqu'à atteindre une valeur de ratio d'environ 0. Brève description des dessins [0025] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexes dans lesquels : 4 Fig.! 100261 Efig.11 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif d'aide à l'endormissement. selon l'invention ; Fig.2 [0027] rfig.21 représente une vue schématique en perspective du dispositif de la figure 1 selon un autre point de vue ; Fig.3 [0028] [fig.3] représente une vue schématique en perspective du dispositif de la figure 1 dans lequel le dispositif est partiellement monté ; Fig.4 [0029] [fig.4] représente une vue schématique en coupe du dispositif de la figure 1; Fig.5 [0030] [fig.5] représente une vue schématique éclatée du dispositif de la figure 1 ; Fig.6 [0031] [fig.6] représente une vue schématique du fonctionnement oculaire ; Fig.7 [0032] [fig.7] représente un graphique comprenant une courbe d'évolution de la sensibilité visuelle ainsi qu'un spectre d'une source lumineuse du dispositif de la figure 1 ; Fig.8 [0033] [fig.8] représente un graphique comprenant une courbe d'évolution de la sensibilité des cellules réceptrices à méalnospines ainsi qu'un spectre d'une source lumineuse du dispositif de la figure 1; Fig.9 100341 Efig.91 représente un graphique comprenant un ensemble de courbes ; Fig.10 [0035] rfig.101 représente une courbe spectrale de la source lumineuse du dispositif de la figure 1 avec un ratio mélanopique de 0,4; Fig.!! [0036] [fig.il] représente une courbe spectrale de la source lumineuse du dispositif de la figure 1 avec un ratio mélanopique de 0.3 ; Fig.12 [0037] [fig.12] représente une courbe spectrale de la source lumineuse du dispositif de la figure 1 avec un ratio mélanopique de 0 ; Description des modes de réalisation [0038] On a représenté sur les figures 1 à 5 un dispositif d'aide à l'endormissement d'un uti- lisateur selon l'invention. Ce dispositif est désigné par la référence générale 10. Ce dispositif 10 comprend une source lumineuse principale présentant un spectre lumineux 300 accordable conçue pour émettre une lumière favorisant l'endormissement de l'utilisateur. [0039] De préférence, comme cela est illustré sur les figures 1 à 5, le dispositif 10 comprend un socle 14 et un corps tubulaire d'éclairage 16 monté sur le socle 14. [0040] Comme cela est visible sur les figures 1 et 2, le corps tubulaire d'éclairage 16 comprend un boîtier tubulaire 18 ayant un axe allongé et des première 18A et seconde 18B extrémités opposées. Ce boîtier tubulaire 18 délimite un logement tubulaire pour recevoir la source lumineuse principale 300. Cc boîtier tubulaire 18 est formé au moins partiellement par exemple avec un matériau diffusant la lumière pour former au moins une région transparente ou translucide. [0041] En outre, le dispositif 10 comprend un support longitudinal 20 destiné à supporter la source lumineuse 300. Un tel support 20 est représenté en détail sur la figure 4. Cc support 20 comprend au moins une face portant une pluralité d'éléments d'éclairage à semi-conducteurs 22 formant la source lumineuse 300. De préférence, ces éléments semi-conducteurs 22 sont montés sur au moins une carte 24 de circuit imprimé supportée dans cet exemple par le support 20. [0042] En outre, de préférence, le support 20 comprend un organe de dissipation de la chaleur générée par la pluralité d'éléments d'éclairage 22. À cet effet, le support 20 est formé par exemple par un profilé en aluminium de section circulaire ou semi-circulaire. En outre, par exemple, le dissipateur de chaleur est formé par des ailettes de refroidissement s'étendant à partir du profilé 20. [0043] De préférence, le dispositif 10 comprend deux plaques 24 de circuit imprimé portant chacune une pluralité d'éléments semi-conducteurs tels que des LEDs (diodes électroluminescentes), les plaques 24 étant par exemple collées sur le profilé 20 sur une même face de ce profilé 20. Dans le cas d'un profilé 20 à section semi-circulaire les deux plaques de circuit imprimé 24 sont disposées sur la face plane du profilé 20. Les deux plaques de circuit imprimé 24 comprennent par exemple chacune un groupe de diodes électroluminescentes de couleurs différentes comme cela va être détaillé ci-après pour former respectivement des première et deuxième sources lumineuses. [0044] Par exemple, ce profilé 20 est réalisé en aluminium extrudé et est pourvu d'ailettes arrière qui permettent de dissiper jusqu'à trente watts. En outre, le profilé 20 comprend de préférence deux rainures adaptées pour recevoir un organe 26 de diffusion de lumière le long du profilé. Enfin, de préférence, le dispositif 10 comprend un embout 28 destiné à être monté à l'extrémité libre supérieure du profilé 20. L'organe 26 de diffusion de lumière a dans cet exemple une forme de demi-enveloppe semi-cylindrique formant par réunion avec le profilé 20, le boîtier tubulaire 18 (figure 5). [0045] Dans cet exemple, le socle 14 est formé par plusieurs éléments assemblés succes- 6 sivcment. Dans l'exemple décrit et comme cela est illustré sur les figures 4 et 5, la fixation du profilé 20 dans le socle 14 se fait par vissage. En outre, le socle 14 forme un pied structurant liant ensemble le profilé 20, une unité de pilotage électrique 30 (plus communément désigné par « driver »), une unité de contrôle et de régulation 36 ainsi qu'une pièce d'habillage 32. Le socle 14 comprend notamment un élément tubulaire creux 44 apte à maintenir ensemble le profilé 20 et l'organe de diffusion de lumière 26 par emmanchement du profilé 20 et de l'organe de diffusion de lumière 26 à l'intérieur de cet élément 44. [0046] Eventuellernent, afin de réduire les coûts de fabrication, l'élément tubulaire 44 à l'intérieur duquel est inséré le profilé 20 est de préférence fixé par soudage au socle 14. A cet effet, par exemple, le socle 14 est fabriqué en tôle métallique et au moins une découpe 34 de forme géométrique, par exemple un triangle, est réalisée dans une plaque de fond 40 du socle 14 puis est pliée pour permettre la fixation par soudage de l'élément tubulaire 44 sur cc ou ces triangles de fixation. Le fond 40 a également dans cet exemple pour fonction de supporter l'unité de contrôle 36 et l'unité de pilotage 30. En outre, l'unité de pilotage 30 est fixée sur la plaque de fond 40 du socle 14. [0047] De préférence, le socle 14 comprend en outre un capot 32 en acier formant la pièce d'habillage, qui permet d'apporter l'esthétique, la résistance et le poids pour la stabilité du luminaire 10. Le socle 14 comprend encore par exemple une plaque de fond de finition 46 permettant de fermer complètement le socle 14 en-dessous et d'obturer toutes les ouvertures éventuelles formées pour permettre la fixation des éléments divers composant le luminaire 10. [0048] En outre, le dispositif 10 comprend de préférence un organe de rétro-éclairage 50 pour indiquer un état de fonctionnement du luminaire 10. Cet organe de rétro-éclairage 50 comprend une plaque de tôle peinte destinée à être enfilée autour du tube 44 et muni d'un diffuseur relativement opaque afin d'éviter l'apparition de points chauds de lumière. Cet organe de rétro-éclairage 50 comprend en outre dans cet exemple une diode électroluminescente 52 à faible puissance, de préférence localisée à quelques centimètres du diffuseur pour obtenir une bonne homogénéité. [0049] Ce rétro-éclairage est indépendant de la lumière générée par le profilé. Ce rétro- éclairage est adapté pour s'allumer à la mise sous tension du luminaire 10, alors que les groupes de diodes électroluminescentes sont pilotés en plus par la télécommande. [0050] En outre, l'invention concerne également un système visible en figure 3 comprenant le dispositif 10 et un terminal de commande 30 à distance du dispositif 10 pour piloter l'allumage, l'extinction et l'accord en longueur d'onde de la source lumineuse 300 du dispositif 10. [0051] Comme cela est connu en soi, sur le schéma classique de l'oeil et de la rétine 50 re- présenté sur la figure 6, il existe deux systèmes rétiniens permettant de transmettre 7 l'information lumineuse au cerveau : le système visuel 52 comprenant des cônes et des bâtonnets et le système non visuel 54 comprenant des cellules ganglionnaires à mélanopsine. Les cellules à mélanopsinc sont intrinsèquement photosensibles. La lumière est perçue par les cônes et les bâtonnets situés dans la rétine qui projettent vers les structures visuelles (voie visuelle) mais est aussi perçue par les cellules ganglionnaires à mélanopsinc projetant vers des structures impliquées dans la régulation rythmes biologiques (voie non-visuelle). [0052] De nombreuses études on montré que les bâtonnets sont très sensibles à la lumière et fonctionnent à des niveaux de lumière relativement bas alors que les cônes fonctionnent à des niveaux de lumière plus élevés de type lumière du jour. Les cellules ganglionnaires à mélanopsinc sont particulièrement sensibles à des lumières de longueur d'onde aux alentours de 480 nanomètres ce qui correspond à une lumière de couleur bleue. [0053] Conformément à l'invention, la source lumineuse 300 du dispositif 10 comprend une première source de lumière 100 dont le spectre lumineux correspond à une lumière de couleur blanche dans une plage de longueurs comprises entre 400 nm et 800 mn. [0054] On a représenté sur la figure 7, un graphique comprenant une courbe 100 re- présentant l'évolution spectrale en fonction de la longueur d'onde de la première source de lumière 100. Cette courbe spectrale 100 comprend un pic principal étroit 110 dans le bleu autour de 450 nm et un pic secondaire plus large 120 dans la plage de 550 nm à 650 nm. [0055] Sur cette même figure 7, le graphique comprend encore une courbe spectrale 150 re- présentant l'évolution de la sensibilité visuelle. Comme cela ressort clairement de ce graphique, la première source de lumière 100 est adaptée à activer le système visuel par activation des cellules photo-réceptrices de l'oeil grâce à un spectre relativement large couvrant la plage de 400 nm à 800 nm et un rendu proche de celui de la lumière solaire naturelle. Cette première source 100 permet ainsi d'activer à la fois le système visuel classique 52 ainsi que le système non-visuel 54. [0056] Par ailleurs, la source lumineuse principale 300 comprend encore une deuxième source de lumière 200 dont le spectre lumineux est relativement enrichi de longueurs d'onde supérieures à 560 nm et relativement dépourvu de longueurs d'onde inférieures à 560 nm apte à limiter l'activation des cellules à mélanopsine. [0057] On a représenté sur la figure 8, un graphique comprenant une courbe spectrale 200 de la deuxième source de lumière 200. Dans l'exemple décrit, cette deuxième courbe 200 représente un pic sensiblement en forme de fonction gaussienne centrée sur une longueur d'onde supérieure à 560 nm, de préférence centrée sur 590 nm correspondant à une couleur ambre. Par ailleurs, la largeur à mi-hauteur du pic est comprise entre 20 mn et 50 nm. 8 [0058] En outre, sur cette même figure 8, le graphique comprend encore une courbe spectrale 250 représentant l'évolution de la sensibilité des glandes à mélanopsine en fonction de la longueur d'onde. On voit que le maximum de sensibilité de ces cellules réceptrices non-visuelles est bien situé autour de la longueur d'onde 460 nrn. [0059] 11 en résulte que cette deuxième source lumineuse 200 étant captée par les récepteurs visuels autour de 590 nm permet d'activer le système visuel 52 niais n'a pas d'effet sur les cellules à mélanopsinc du système non-visuel 54 de l'oeil 50. La deuxième source de lumière 200 permet donc au corps de sécréter la mélatonine naturellement par inhibition des cellules à mélanopsinc. [0060] Afin d'obtenir une pondération spectrale des deux sources 100 et 200 variable en fonction du temps, le dispositif 10 comprend une unité de commande de la puissance lumineuse de chacune des deux sources 100 et 200 indépendamment l'une de l'autre permettant de faire varier la puissance lumineuse de chacune des deux sources 100 et 200 entre des valeurs maximales et minimales. [0061] L'avantage du dispositif 10 selon l'invention repose sur la pondération en puissance de ces deux lumières 100 et 200, l'une adaptée aux tâches quotidiennes, et l'autre permettant de voir alors que l'horloge biologique est déjà dans les conditions optimales de sommeil, ce qui optimise la sécrétion de mélatonine, l'hormone du sommeil. [0062] Sur le graphique de la figure 9, m(k) correspond à la courbe de sensibilité mé- lanopique référencée 250, v(k) correspond à la courbe de sensibilité visuelle référencée 150, SPD(X) correspond à la courbe de distribution du spectre du luminaire à l'instant t référencée 300. Le ratio mélanopique d'une source lumineuse est défini comme le quotient du flux mélanopique capté par l'oeil (réponse mélanopique représentée par la courbe 260) sur le flux visuel capté par l'oeil (réponse visuelle représentée par la courbe 160). Ce ratio est calculé de la façon suivante : [0063] [Formule mathématique 1] [Math. [Formule mathématique Ill Ratio =Flux mélanopique av(1) Â.SPD(.1).m(2u) Flux visuel - I rti(X)' I À.SPD(2u).v 0,) 100641 Ce ratio mélanopique permet de définir l'impact de la lumière utilisée sur notre horloge biologique et plus particulièrement sur la sécrétion de mélatonine. 100651 En guise de repère, le soleil à un ratio mélanopique de 1.1 au zénith, permettant l'effet maximum d'inhibition de la mélatonine dans l'organisme, et donc associé à un effet de meilleur vigilance. Au contraire, en fin de journée, le ratio mélanopique du soleil va descendre en dessous de 0.5, cette lumière permettra la sécrétion naturelle de mélatonine et donc l'accompagnement naturel au sommeil. [0066] Dans le cas du dispositif d'endormissement 10 de l'invention, l'unité de commande 9 suit de préférence un programme de variation temporelle du ratio mélanopique entre par exemple 0.5 et O. Cc programme quit par exemple quatre scénarios LI, L2, L3, L4 distincts décrits dans le tableau (1) ci-dessous. [0067] [Tall I eaux1 ] PROGRAMME Scénario CCT (K) Flux (1m) Puissance (W) IRC Ratio Md-lanopique LI 2425 1390 26 83 0.4 L2 2130 980 27 76.7 0.3 L3 1840 715 27 67 0.15 L4 1640 600 29 58 0 100681 Ce tableau 1 présente pour quatre scénarios LI, L2, L3 et L4 de fonctionnement de la source lumineuse principale, la température de couleur correspondante corrélée (CCT) en Kelvin, le flux lumineux en lumen, la puissance lumineuse en Watt, l'indice de rendu des couleurs (IRC) ainsi que le ratio mélanopique. 100691 On va maintenant décrire les principaux aspects de fonctionnement d'un dispositif d'aide à l'endormissement selon l'invention en référence notamment au tableau 1 ci-dessus. [0070] Le luminaire 10 de l'invention va permettre de gérer le ratio mélanopique entre 0.5 et 0, et donc de pouvoir adapter l'ambiance lumineuse et son impact sur l'organisme au moment de la soirée. Par exemple, on fait varier un ratio mélanopique de la source lumineuse principale 300 en partant d'une valeur de ratio comprise entre 0,5 et 1 jusqu'à atteindre une valeur de ratio d'environ 0. [0071] A titre d'exemple, l'utilisateur commencera sa soirée sur la lumière Li, à 2425K avec un ratio mélanopique de 0.4, lui permettant de réaliser les tâches du quotidien avec une bonne perception des couleurs (« IRC », indice de rendu des couleurs égal à 83) et pourtant déjà une lumière peu activante pour l'horloge biologique (figure 10). [0072] Ensuite, il va progressivement passer par les lumières L2 (2130K , ratio mélanopique 0.3) et L3 (1840K, ratio mélanopique 0.15) représenté par la figure 11, pour utiliser, trente minutes avant le coucher, la lumière L4 (1640K, ratio mélanopique nul), représenté par la figure 12. [0073] Pour réaliser cette diminution du ratio mélanopique, pendant une phase d'endormissement, on diminue la puissance lumineuse de la première source lumineuse jusqu'à une puissance sensiblement nulle et on maintient la puissance lumineuse de la deuxième source lumineuse à une valeur non nulle. [0074] Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits. D'autres modes de réalisation à la portée de l'homme du métier peuvent aussi être envisagés sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après.