Brevet FR3122984A1 — publié le 20221125

L’invention concerne un dispositif pour la mesure d’au moins un signal vital périodique d’un individu, destiné à être fixé à un équipement de sécurité d’un véhicule de manière à être disposé entre l’individu et ledit équipement, le dispositif comprenant : - un capteur de vibration comportant : * un empilement de couches s’étendant parallèlement à un plan principal et incluant une couche active en matériau piézoélectrique et deux électrodes de contact disposées sur au moins une face de la couche active, * une couche support, flexible, s’étendant parallèlement au plan principal et incluant un circuit imprimé comportant deux bornes électriques, La couche support étant destinée à être disposée contre l’individu, * une couche de connexion électrique, disposée entre l’empilement de couches et la couche support, pour connecter chaque électrode de contact à une borne électrique, - un organe d’atténuation acoustique, destiné à être disposé entre l’équipement de sécurité et le capteur de vibration, ledit organe étant solidaire de la couche support et disposé au-dessus et à distance de l’empilement de couches. Figure à publier avec l’abrégé : Pas de figure DISPOSITIF POUR LA MESURE DE SIGNAUX VITAUX PERIODIQUES EMIS PAR UN INDIVIDU, ASSOCIE A UN EQUIPEMENT DE SECURITE D’UN VEHICULE DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne le domaine de la collecte de signaux vitaux périodiques émis par le corps humain, notamment les pulsations cardiaques ou le rythme respiratoire. Elle concerne en particulier un dispositif muni d’un capteur de vibration, lequel dispositif est associé à un équipement de sécurité (par exemple, la ceinture de sécurité) d’un véhicule et permet la mesure des pulsations cardiaques de l’utilisateur. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Les accidents de la route sont un problème majeur pour les pays développés. Parmi les principales causes d’accident se trouvent la fatigue et l’endormissement au volant. Au sein de l’Union Européenne (UE), on évalue que ces derniers seraient responsables de 20% à 35% des accidents sérieux et de près de 6000 morts par an. L’UE estime que l’intégration de détecteurs de fatigue à bord des véhicules permettrait de sauver 4000 vies et d’éviter des dizaines de milliers de blessés chaque année. Parallèlement à cela, on observe une accélération de la recherche et du développement autour de la thématique du véhicule autonome. Si, dans les faits, la conduite autonome est encore loin d’être opérationnelle pour une mise sur le marché, tout semble indiquer qu’une première étape de « conduite autonome partielle » sous la responsabilité d’un conducteur deviendra courante dans les années à venir. Dans ce contexte, il sera donc nécessaire de s’assurer que le conducteur dispose de toutes ses capacités de vigilance et de réaction, si ce dernier devait reprendre la main dans une situation d’urgence. C’est dans cette optique que plusieurs organismes publics et privés, incluant les constructeurs et les équipementiers automobiles, tentent de trouver aujourd’hui des solutions viables de détection automatique de la fatigue dans les véhicules. Certaines solutions envisagées, telles que les montres, bracelets ou ceintures vestimentaires connectés sont trop invasives pour l’utilisateur et n’assurent le suivi des variables physiologiques du conducteur que si ce dernier pense à les porter et/ou à les connecter. D’autres solutions proposent d’intégrer un module de mesure de la fréquence cardiaque sur la ceinture de sécurité du véhicule, au niveau du torse du conducteur. Par exemple, le document CN106725395 propose un module de mesure de la fréquence cardiaque qui comprend deux électrodes métalliques prenant en sandwich la sangle en polyester de la ceinture de sécurité. Les pulsations cardiaques forcent un matériau isolant disposé entre les deux électrodes métalliques à se contracter : la distance entre les deux électrodes métalliques change, modifiant ainsi la valeur de capacitance et donnant une information sur la fréquence cardiaque du conducteur. OBJET DE L’INVENTION La présente invention vise également une solution associée à un équipement de sécurité d’un véhicule. Elle concerne en particulier un dispositif compact et sensible, muni d’un capteur de vibration, apte à capter et analyser les signaux vitaux périodiques d’un individu dans son véhicule. BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION L’invention concerne un dispositif pour la mesure d’au moins un signal vital périodique d’un individu, destiné à être fixé à un équipement de sécurité d’un véhicule de manière à être disposé entre l’individu et ledit équipement. Le dispositif comprend un capteur de vibration comportant : - un empilement de couches s’étendant parallèlement à un plan principal et incluant une couche active en matériau piézoélectrique et deux électrodes de contact disposées sur au moins une face de la couche active, - une couche support, flexible, s’étendant parallèlement au plan principal et incluant un circuit imprimé comportant deux bornes électriques, la couche support étant destinée à être disposée contre l’individu, - une couche de connexion électrique, disposée entre l’empilement de couches et la couche support, pour connecter chaque électrode de contact à une borne électrique. Le dispositif comprend en outre un organe d’atténuation acoustique, destiné à être disposé entre l’équipement de sécurité et le capteur de vibration, ledit organe étant solidaire de la couche support et disposé au-dessus et à distance de l’empilement de couches. Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable : l’organe d’atténuation acoustique comprend un capot, composé d’un matériau souple présentant une dureté comprise entre 10 Shore 00 et 80 Shore 00, et solidaire de la couche support par sa périphérie ; le capot est hétérogène et comprend un deuxième matériau rigide choisi parmi les métaux ou les polymères présentant une dureté comprise entre 10 Shore D et 80 Shore D ; le dispositif comprend un organe d’atténuation mécanique, sur ou intégré en tout ou partie dans l’organe d’atténuation acoustique, ledit organe d’atténuation mécanique étant destiné à être en contact, direct ou indirect, avec l’équipement de sécurité ; l’organe d’atténuation mécanique comprend au moins un amortisseur et optionnellement un corps formant une masse ; la couche active de l’empilement de couches présente une épaisseur inférieure ou égale à 20 microns et un module d’Young supérieur ou égal à 60 GPa ; le dispositif comprend une couche d’adaptation d’impédance (40), présentant une impédance acoustique comprise entre 5.105 Pa*s/m et 3.106 Pa*s/m, et disposée sur une face de la couche support opposée à celle en contact avec la couche de connexion électrique ; le matériau piézoélectrique de la couche active est choisi parmi les céramiques sous forme monocristalline, poly-cristalline ou composite ; les électrodes de contact présentent une épaisseur cumulée inférieure à deux fois l’épaisseur de la couche active ; la couche support est autoportée et présente une épaisseur inférieure ou égale à 500 microns ; la couche d’adaptation d’impédance présente une épaisseur supérieure ou égale à 10 microns ; la couche de connexion électrique est formée par un interposeur ou par un film conductif anisotrope ; la couche support inclut une membrane disposée sur une face du circuit imprimé opposée à celle en contact avec la couche de connexion électrique ; l’empilement de couches et la couche support présentent respectivement une première superficie et une deuxième superficie, dans le plan principal, la première superficie étant inférieure ou égale à 30% de la deuxième superficie ; la couche support comprend une structure de rigidification, solidaire d’une zone périphérique de ladite couche support, l’organe d’atténuation acoustique étant lui-même solidaire de la structure de rigidification ; le circuit imprimé comprend un élément de connexion filaire, pour raccorder le capteur de vibration à un terminal électronique ; le capteur de vibration comprend un joint périphérique ; le dispositif comprend en outre un terminal électronique raccordé au capteur de vibration, pour analyser et interpréter le signal brut et extraire le signal vital périodique ou un paramètre de sortie représentatif dudit signal vital périodique ; le terminal électronique comprend un étage analogique de conditionnement du signal brut mesuré par le capteur de vibration, un étage de conversion analogique à digital du signal issu de l’étage de conditionnement, un étage de traitement du signal digital, pour la mise en forme du signal digital et le calcul d’un paramètre de sortie représentatif dudit signal vital ; le terminal électronique comprend un étage de communication avec un système externe. L’invention concerne également un système de sécurité d’un véhicule comprenant : - un équipement de sécurité, associé à un siège et solidaire d’un châssis du véhicule en au moins un point de contact direct ou indirect, - un dispositif pour la mesure d’au moins un signal vital périodique d’un individu, tel que ci-dessus, fixé à l’équipement de sécurité par une attache glissante, et - au moins un absorbeur d’énergie mécanique placé au niveau d’au moins un point de contact, de manière à isoler l’équipement de sécurité des vibrations mécaniques du châssis. L’équipement de sécurité peut être directement relié au châssis par au moins trois points de contact, et un absorbeur d’énergie mécanique est alors intégré à au moins un des points de contact. L’équipement de sécurité peut être relié au siège, lequel est solidaire du châssis par au moins un point de contact, et un absorbeur d’énergie mécanique est alors intégré audit point de contact. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles : La présente un système de sécurité comprenant un dispositif pour la mesure d’au moins un signal vital périodique d’un individu dans un véhicule, conformément à l’invention ; Les figures 2a et 2b présentent tout ou partie d’un dispositif conforme à l’invention, respectivement en coupe schématique et en perspective ; Les figures 3a et 3b présentent tout ou partie d’un dispositif conforme à l’invention, respectivement en coupe schématique et en perspective ; La présente différentes formes, en vue de dessus, du capteur de vibration pour un dispositif conforme à l’invention ; La présente différentes configurations de dispositifs pour la mesure d’un signal vital périodique, conformes à l’invention ; La présente deux exemples d’organe d’atténuation acoustique (i)(ii) et deux exemples d’organe d’atténuation mécanique (iii) (iv), pour un dispositif conforme à l’invention ; la présente un dispositif conforme à l’invention, associé à un équipement de sécurité d’un véhicule ; La présente un spectrogramme A mesuré par un capteur de vibration (seul) tel qu’inclus dans le dispositif de l’invention et un spectrogramme B mesuré par un dispositif conforme à l’invention ; la présente le spectrogramme B, un spectrogramme B’ extrait du spectrogramme B, un spectrogramme B’’ après application d’un filtre en fréquences, et un signal vital B’’’ sous forme d’onde capté et traité par un dispositif conforme à l’invention. Les mêmes références sur les figures pourront être utilisées pour des éléments de même type. Certaines figures comportent des représentations schématiques qui, dans un objectif de lisibilité, ne sont pas à l’échelle : en particulier, les épaisseurs des couches selon l’axe z ne sont pas à l’échelle par rapport aux dimensions latérales selon les axes x et y ; et les épaisseurs relatives des couches entre elles ne sont pas nécessairement respectées. Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation illustrés et/ou détaillés dans la description à suivre) doivent être comprises comme n’étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. Dispositif (200) pour la mesure d’au moins un signal vital périodique d’un individu, destiné à être fixé à un équipement de sécurité (1) d’un véhicule de manière à être disposé entre l’individu et ledit équipement (1), le dispositif (200) comprenant : - un capteur de vibration (100) comportant : * un empilement de couches (10) s’étendant parallèlement à un plan principal (x,y) et incluant une couche active (11) en matériau piézoélectrique et deux électrodes de contact (12,13) disposées sur au moins une face de la couche active (11), * une couche support (30), flexible, s’étendant parallèlement au plan principal (x,y) et incluant un circuit imprimé (31) comportant deux bornes électriques (32,33), la couche support (30) étant destinée à être disposée contre l’individu, * une couche de connexion électrique (20), disposée entre l’empilement de couches (10) et la couche support (30), pour connecter chaque électrode de contact (12,13) à une borne électrique (32,33), - un organe d’atténuation acoustique (110), destiné à être disposé entre l’équipement de sécurité (1) et le capteur de vibration (100), ledit organe (110) étant solidaire de la couche support (30) et disposé au-dessus et à distance de l’empilement de couches (10). Dispositif (200) selon la revendication 1, dans lequel l’organe d’atténuation acoustique comprend un capot, composé d’un matériau souple présentant une dureté comprise entre 10 Shore 00 et 80 Shore 00, et solidaire de la couche support (30) par sa périphérie. Dispositif (200) selon la revendication 2, dans lequel le capot est hétérogène et comprend un deuxième matériau rigide choisi parmi les métaux ou les polymères présentant une dureté comprise entre 10 Shore D et 80 Shore D. Dispositif (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un organe d’atténuation mécanique (120), sur ou intégré en tout ou partie dans l’organe d’atténuation acoustique (110), ledit organe d’atténuation mécanique (120) étant destiné à être en contact, direct ou indirect, avec l’équipement de sécurité (1). Dispositif (200) selon la revendication 4, dans lequel l’organe d’atténuation mécanique (120) comprend au moins un amortisseur et optionnellement un corps formant une masse. Dispositif (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche active (11) de l’empilement de couches (10) présente une épaisseur inférieure ou égale à 20 microns et un module d’Young supérieur ou égal à 60 GPa. Dispositif (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une couche d’adaptation d’impédance (40), présentant une impédance acoustique comprise entre 5.10 5 Pa*s/m et 3.10 6 Pa*s/m, et disposée sur une face de la couche support (30) opposée à celle en contact avec la couche de connexion électrique (20). Dispositif (200) selon la revendication précédente, dans lequel : - les électrodes de contact (12,12a,13) présentent une épaisseur cumulée inférieure à deux fois l’épaisseur de la couche active (11) ; - la couche support (30) est autoportée et présente une épaisseur inférieure ou égale à 500 microns ; - la couche d’adaptation d’impédance (40) présente une épaisseur supérieure ou égale à 10 microns. Dispositif (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche support (30) inclut une membrane (35) disposée sur une face du circuit imprimé (31) opposée à celle en contact avec la couche de connexion électrique (20). Dispositif (200) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche support (30) comprend une structure de rigidification (50), solidaire d’une zone périphérique de ladite couche support (30), l’organe d’atténuation acoustique (110) étant lui-même solidaire de la structure de rigidification (50). Dispositif (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un terminal électronique (150) raccordé au capteur de vibration (100), pour analyser et interpréter le signal brut et extraire le signal vital périodique ou un paramètre de sortie représentatif dudit signal vital périodique. Dispositif (200) selon la revendication précédente, dans lequel le terminal électronique (150) comprend : - un étage analogique de conditionnement du signal brut mesuré par le capteur de vibration (100), - un étage de conversion analogique à digital du signal issu de l’étage de conditionnement, - un étage de traitement du signal digital, pour la mise en forme du signal digital et le calcul d’un paramètre de sortie représentatif dudit signal vital. Système de sécurité d’un véhicule comprenant : - un équipement de sécurité (1), associé à un siège et solidaire d’un châssis du véhicule en au moins un point de contact (2) direct ou indirect, - un dispositif (200) pour la mesure d’au moins un signal vital périodique d’un individu, selon l’une des revendications précédentes, fixé à l’équipement de sécurité (1) par une attache glissante (201), et - au moins un absorbeur d’énergie mécanique (210) placé au niveau d’au moins un point de contact (2), de manière à isoler l’équipement de sécurité (1) des vibrations mécaniques du châssis. Système de sécurité d’un véhicule selon la revendication précédente, dans lequel l’équipement de sécurité (1) est directement relié au châssis par au moins trois points de contact (2), et dans lequel un absorbeur d’énergie mécanique (210) est intégré à au moins un des points de contact (2). Système de sécurité d’un véhicule selon la revendication 13, dans lequel l’équipement de sécurité (1) est relié au siège, lequel est solidaire du châssis par au moins un point de contact (2), et dans lequel un absorbeur d’énergie mécanique (210) est intégré audit point de contact (2).