EP1065974A1 - Dispositif de mesure de l'etat de l'organisme - Google Patents

Dispositif de mesure de l'etat de l'organisme

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Publication number
EP1065974A1
EP1065974A1 EP99910467A EP99910467A EP1065974A1 EP 1065974 A1 EP1065974 A1 EP 1065974A1 EP 99910467 A EP99910467 A EP 99910467A EP 99910467 A EP99910467 A EP 99910467A EP 1065974 A1 EP1065974 A1 EP 1065974A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cycle
user
value
relative position
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99910467A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Georges Cornuejols
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CORNUEJOLS, GEORGES
Original Assignee
Cornuejols Georges
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR9803998A external-priority patent/FR2776524B1/fr
Application filed by Cornuejols Georges filed Critical Cornuejols Georges
Publication of EP1065974A1 publication Critical patent/EP1065974A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A47C31/123—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons for beds or mattresses
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    • A61M2230/06—Heartbeat rate only
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    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/30—Blood pressure

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for providing a user with information relating to at least one of his biological clocks.
  • a biological clock is an almost periodic cycle of variation of a value representative of a physical quantity of the user's body.
  • the technical problem underlying the present invention is new: for multiple reasons, each individual seeks to better understand his own resources and his own operations. The reduction in working time and the development of part-time work and leisure activities, encourages everyone to manage their activity according to their own rhythms.
  • the technical problem underlying the present invention relates to determining the values of at least one biological clock and making it available to the user.
  • the invention applies, in particular, to help a user to: - manage one or more periods of sleep and, even more particularly, to devices intended to cause the awakening of a sleeper, devices commonly called “alarm clocks” or “morning awakenings”;
  • the inventor investigated about the possibility of making available, to each individual belonging to the general public, a device or method providing information representative of at least one biological clock.
  • the term "general public” is not here to be considered as a simple commercial constraint with no technical consequence on the problem underlying the present invention: so that the device and method targeted by the present invention is "general public", their implementation must not require compliance with any medical protocol, or conditions imposed by individual insurance, or to seek help from another person, or more than a few tens of seconds for the device or the method is in continuous operating condition, nor to follow a learning of more than a few minutes, and that this implementation does not interfere with the activity, the attention or the rest of the user, does not does not handicap and give it an abnormal facial appearance.
  • the implementation of the present invention should therefore be neither more dangerous nor less comfortable nor less discreet than that of usual objects in the environment of a user of the general public, such as a watch, a jewel, an alarm clock. in the morning, a pillow, a heating bed, a pocket electronic calculator or organizer, a pocket TV, a computer with a monitor, a portable music player, headphones, or glasses.
  • the present invention also relates to a user-friendly device and a user-friendly method, that is to say the learning time, HERE of habituation, by the user, ie of the order of a few minutes, and, in all case, less than an hour before the user can have his attention for intellectual work
  • friendly "human like” in English)
  • the present invention also aims to prevent accidents caused by the drowsiness of night workers or night drivers by helping the user to know his state organic
  • the variation of the received signal can thus, at the same time, be low compared to the absolute value of this signal and compared to the variations due to the environment and to the possible voluntary activity of the user
  • This exp ⁇ me a common technical problem has several aspects of the present invention
  • the inventor therefore departed from medical protocols related to the analysis of biological clocks, such as those deceptts in the book "biological docks” published in 1998, by Yvan Touitou Excerpta media, editions Elsevier, Amsterdam, Holland
  • These protocols require the placement, by a doctor and in a laboratory of assured medical experimentation, of electrodes on the face or on the skull of the animal examines, the limitation of its movements, of its food, of its activity, its sleep of blood p ⁇ ses or even the installation of rectal temperature sensor The animal examines can therefore have neither activity nor attention, nor usual rest
  • the watches, clocks and alarm clocks known to date only provide one universal time and not information concerning the user's ability to use the next instant for an activity or another.
  • the alarm clocks known to date make it possible to choose an hour of awakening but operate independently of the biological functioning of the user from the time of falling asleep, of the duration of awakening preceding the falling asleep of the sleep cycles already passed , and the likely quality of arousal
  • REM sleep is also known in the literature as "rapid eyes movements” or REM and in French “phase of eye movements” or PMO.
  • the documents FR 2 597 995 and FR 2 634 913 present a wake-up device comprising electrodes implanted on the ocular region for detecting eye movements.
  • This device is inapplicable because the risks of accident related to the electrodes are significant and because the user is embarrassed in his sleep.
  • the use of conductive gel, necessary for the operation of the electrodes is both unpleasant, dangerous and annoying.
  • this document does not indicate any embodiment of the electrodes which would make it possible to pick up the electrical signals of the ocular muscles, nor any processing of these signals or necessary information on the sleep of the user which would make it possible to detect the appearance of the REM sleep, or select a wake-up time corresponding to the start of a sleep cycle.
  • the device exposed in this document cannot solve the problem it intends to solve, since the durations of REM sleep, during which the eye movements are important, are neither equal nor regular during the different sleep cycles. These REM sleep times range from one-tenth to one-third of the length of the full sleep cycle. The use of information on the appearance of REM sleep, a delay of a quarter to a fifth of a sleep cycle and a predetermined duration, therefore does not in any way make it possible to determine the beginning of the sleep cycle. .
  • any sensor of sensory activity in particular on the eyes of the user, imposes discomfort which prohibits good activity or rest. Indeed, the user's senses serve to awaken his attention or to give information to the central nervous system which is processed by him.
  • the sensory zones are concentrated on the face and are linked to a high density of tactile endings and to particularly sensitive protective reflexes. Any attempt to capture sensory activity, such as the activity of the eye muscles, causes a reduction in the user's attention span and / or resting capacity.
  • the present invention intends to remedy various of these drawbacks.
  • the present invention relates to a device for providing an information user, characterized in that it comprises: - a sensor of a value representative of a non-sensory biological activity of the body of the 'user,
  • a means of filtering the value picked up by said sensor adapted to provide a relative position of said value in a cycle representative of a temporal variation of said non-sensory biological activity, said cycle having a duration greater than one minute, and
  • a means of providing the user with information representative of said relative position Thanks to these provisions, the user's senses, with the possible exception of touch, are not disturbed by the sensor.
  • the filtering means makes it possible to reduce the influence of noise on the determination of the relative position.
  • the user has, at his disposal, information representative of said relative position.
  • the senor can have a large multitude of different structures, in order to capture, for example, sound quantities (blood flow, respiration, friction on the fabric of a sheet or garment), thermal (temperature of the body, expired air), electrical (conductivity on the surface of the skin, cerebral, nervous or muscular activity), pressures (blood, speed of expired air, pressure of the body on a pillow or a bed), movements, friction, electromagnetic uncles, gas compositions, electrical conductivities, respiratory or heart rhythms.
  • sound quantities blood flow, respiration, friction on the fabric of a sheet or garment
  • thermal temperature of the body, expired air
  • electrical conductivity on the surface of the skin, cerebral, nervous or muscular activity
  • pressures blood, speed of expired air, pressure of the body on a pillow or a bed
  • movements friction
  • electromagnetic uncles gas compositions
  • electrical conductivities respiratory or heart rhythms.
  • the filtering means can take different structures, for example: 4
  • - electronics for example by frequency filtering, by autocorrelation, by correlation with a predetermined function, for example a sinusoid, by Fourrier transformation.
  • the means of provision can also take many structures, for example, that of a watch display permanently displaying the relative position and or a cycle start time and / or an end time. cycle, such as that of an audible, visual, vibratory alarm, triggered according to the occurrence of a predetermined relative position in a predetermined cycle, or by the triggering of a light source.
  • the filtering means is adapted to integrate a difference of the value picked up with a predetermined value, such as, for example, the average of the value picked up during at least one cycle, and to provide the relative position in the form of a relative position of said integral in a range of values of said integral.
  • the user can determine a biological resource still available or a potential consumed or remaining to be consumed in a cycle.
  • the filtering means is adapted to integrate said difference by assigning to it a weighting function representative of an elapsed duration.
  • the value of the integral is mainly representative of the last values captured.
  • the sensor is adapted to capture a value representative of a non-sensory biological activity of the user's body, without bilateral contact with the human body.
  • the senor is a remote sensor which determines a value sensed without contact with the human body (for example as a movement detector for monitoring premises) or is a sensor on which at least part of the body of the user, for example a pillow or a sheet, a chair, a computer keyboard.
  • the senor is adapted to capture a quantity representative of the cardiovascular activity of the user.
  • the senor is easy to produce and inexpensive, since its design and production can benefit from knowledge relating to blood pressure monitors and / or pulse sensors. According to other particular characteristics, said sensor is adapted to be used in permanent relation with the body of the user.
  • the implementation of the present invention is discreet, non-disabling, and leaves the user with the usual freedom of movement while not modifying either his capacity for attention or rest, nor his activity.
  • the sensor is adapted to supply a value when it is in a predetermined relationship with the body of the user
  • the filtering means comprises:
  • the means of provision is suitable for making said estimate available to the user.
  • the information made available is representative either of a relative position determined as a function of the value captured, or as a function of an estimate, which can, advantageously, be based on the value previously captured, when the sensor was in the predetermined relationship with the user's body.
  • the sensor may have at its disposal a relative position in a cycle, for example a sleep cycle, even without actually wearing said sensor on the wrist during sleep.
  • the device as succinctly set out above comprises a memory of a predetermined position in said cycle and the means for providing said information representing relative position is adapted to supply a signal when said position relative is equal to said predetermined position.
  • the means for providing said information representing relative position is adapted to permanently make said relative position available to said user.
  • the filtering means is further adapted to determine the duration of the cycle. Thanks to these provisions, the duration of the user's cycle is taken into account for determining the position in the cycle, rather than a predetermined duration. Thus, if the user disrupts his cycle, for example following an airplane trip or a surgical operation, the duration of the cycle is adjusted by the filtering means to take account of this disturbance.
  • the filtering means comprises a processing means adapted to carry out a frequency analysis of the sensed value.
  • the noise which affects the value picked up by the sensor is eliminated when its frequency is sufficiently different from the cycle frequency.
  • the reader will advantageously refer to the general knowledge of a person skilled in the art of signal processing in order to determine the meaning of the word "sufficiently" in the preceding sentence.
  • the value sensor representative of a non-sensory biological activity of the body of the user is adapted to capture a number of biological events and in that the filtering means is adapted to determine a cycle time. at least ten times the average time between two events captured by the sensor.
  • repetitive events such as the heartbeat, the breathing phases, movements of the limbs or of the head, can be taken into account for the provision of relative positions in cycles of duration greater than a few tens of seconds.
  • the filtering means is adapted to perform recurrent processing over several periods to measure a drift in the duration of said cycle.
  • the present invention can be easily implemented in relation to biological cycles whose duration is not constant but evolves gradually. 6
  • the senor is adapted to provide a value representative of the muscular activity of at least one member of the user.
  • the senor is easy to produce and inexpensive, since its design and production can benefit from knowledge relating to pedometers, actimeters, actigraphs and accelerometers. According to other particular characteristics, the sensor is adapted to provide a value representative of an electrical activity of the body of the user without bilateral contact with the head of the user.
  • the senor is adapted to provide a duration separating two keystrokes on a computer keyboard.
  • a typing speed can be taken into account by the filtering means and the implementation of the present invention can be carried out by the execution of a program by a microprocessor or a computer.
  • the senor is adapted to be positioned at a distance from the body of the user and to provide information representative of movements of said body.
  • the filtering means is adapted to perform a difference detection of the sensed value with an average value of sensed values corresponding to the same relative position in the cycle.
  • the user has, at his disposal, information on a biological activity.
  • the user can benefit from this information, for example in the context of training, for example typing on the keyboard, physical exercise, cardiac activity, control of emission of cerebral electric waves.
  • the filtering means is suitable for integrating said difference and providing a value representative of the result of said integration.
  • the user can, for example, have the integration of the value over an entire cycle, to eliminate the cyclical fluctuations of the value considered.
  • the provisioning means comprises a memory of values corresponding, each to a relative position and is adapted to display, for each relative position, the value corresponding to the relative position provided by the filtering means.
  • a privileged or weakened capacity for example, intellectual, emotional or physical, this advice, this feeling and / or this capacity is or are made available to the user.
  • the device which is the subject of the present invention comprises a memory of a cycle duration and the filtering means is adapted to determine a cycle duration and to compare the determined cycle duration with the duration kept in memory and, when the duration is greater than this duration kept in memory, at 7 determine the relative position with respect to the duration stored in memory or to the last cycle duration determined by the filtering means.
  • the means of provision comprises:
  • a memory adapted to preserve on the one hand a number of sleep cycles and, on the other hand, a relative position in a cycle
  • a means for controlling the generation of light rays facing the eyes of the user, and - is adapted to trigger the generation of light rays when on the one hand the number of sleep cycles stored in memory has been carried out and, d on the other hand, when the relative position provided by the filtering means is equal to the relative position kept in memory.
  • the present invention applies to the alarm clock and allows the user to be awakened at a favorable time in the sleep cycle, without having to wear a sensor which disturbs his sleep.
  • the means of provision comprises a memory adapted to keep a predetermined relative position and is adapted to display a time at which said relative position kept in memory will be reached.
  • the filtering means is adapted to detect the occurrence of a relative position called “reference" in the cycle, and to identify the other relative positions relative to the last occurrence of the relative reference position .
  • the filtering means is adapted to determine an end of the REM phase in a sleep cycle. Thanks to these provisions, a moment that is well suited to the awakening of the user is determined to follow the end of the REM phase.
  • the filtering means is adapted
  • a recurrence makes it possible to determine the average duration of the cycle in the given reference duration (for example an awakening duration).
  • the senor is incorporated into an object ensuring another permanent function than that of capturing said value representative of a non-sensory biological activity of the body.
  • the user such as a piece of jewelry, a watch, a pillow, a bed, a presence detector or a motion detector, a garment, glasses, a headset.
  • the present invention relates to a method of providing an information user, characterized in that it comprises:
  • a step of providing the user with information representative of said relative position Thanks to some of the provisions of the present invention, the user is informed of the preferred time to start or interrupt a sleep period. He can thus, according to particular embodiments of the present invention, choose the best time to go to bed or be awake at the best time to get up.
  • At least one physiological sensor is adapted to detect an operating parameter of the cardiovascular system.
  • At least one physiological sensor is adapted to detect a respiratory functioning parameter.
  • rhythm of respiration the respiratory flow, the chemical composition of the exhaled gas, the regularity of respiration can be used to detect an end of the period of activity.
  • At least one physiological sensor is adapted to detect a parameter of cerebral electrical functioning.
  • the electric brain waves can be used to detect an end of the activity period, in particular during a sleep period.
  • At least one physiological sensor is adapted to detect a parameter of muscular functioning.
  • muscular electrical activity and body movements can be used to detect an end of the activity period, in particular during a sleep period.
  • any sensor in contact with the body of the user is in dry contact with the body of the user.
  • the user is not bothered by any liquid or any gel.
  • the invention relates to a timepiece, such as a watch or alarm clock, characterized in that it incorporates at least part of a device as succinctly described above.
  • the present invention relates to a pillow, characterized in that it incorporates at least part of a device as succinctly described above.
  • the present invention relates to a memory, removable or not, capable of being read by a computer system or by a microprocessor and retaining information representative of instructions of a program of the information processing means, for implement the device or method described above
  • users of watches and clocks may be interested in knowing instantaneous values of their different physical or psychological capacities (their speed of research, their speed of reasoning, their alertness, their dexterity, their overall vigor, their overall feeling (of well-being), their melatonin level (the feeling of having to sleep)) which correspond to a particular time of the day or of another biological cycle
  • the present invention aims, according to another aspect, a device for displaying variable parameters on a regular cycle, characterized in that it comprises a memory of values of each of these parameters, a clock which provides an hour , a means of relating the time supplied by the clock to at least one parameter value and a means of displaying at least one value linked to the time supplied by the clock
  • the present invention also relates to a combination of this latter aspect with each of the other aspects of the invention, as set out above, a combination in which the clock is replaced by the relative position in a cycle, this relative position being put in relation to at least one parameter value displayed by the display means
  • FIGS 1A and 1B respectively represent views from above and from below, in perspective, of a first embodiment of the device of the present invention, incorporated in a watch
  • FIG. 1B schematically represents an electronic circuit incorporated in the device illustrated in figure 1
  • FIG. 3 represents an operating flow diagram of the electronic circuit illustrated in FIG. 2,
  • FIG. 4 represents a second embodiment of the device according to the present invention, incorporated in a pillow and in an alarm clock,
  • FIG. 5 represents a top view, in perspective, of a third embodiment of the device of the present invention, incorporated in a watch,
  • FIG. 6 represents a top view, in perspective, of a fourth embodiment of the device of the present invention, incorporated in a watch,
  • FIG. 7 represents an operating algorithm of the third and fourth embodiments of the present invention, as illustrated in FIGS. 5 and 6
  • FIG. 8 represents an operating algorithm of the four embodiments of the present invention, as illustrated in FIGS. 1 to 6,
  • FIG. 9 represents a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows an operating algorithm of the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 11 B and 11 C represent heart rate curves during treatment in accordance with an embodiment of the present invention
  • the first embodiment dec ⁇ t and shown with reference to Figures 1 to 3, relates to a device incorporated in a watch intended to wake the user at the end of a sleep cycle 10
  • FIG. 1A a watch case 101, of known type, connected, by strap clips 102, to an elastic strap (not shown)
  • the strap clips 102 are adapted to hold the ends of the strap and the case 101 together
  • the housing 101 comprises a mechanism which sets in motion, in a conventional manner, an hour hand 103 and a minute hand 104 so that these two hands jointly indicate the instantaneous time in a watch dial
  • Two sound generators (or transducers 105) are adapted to emit audible sounds by the user, during his sleep
  • a display 106 placed HERE on the watch face, is adapted to display alphanumeric symbols to represent an hour (hours and minutes) of maximum wake-up time or operating programming instructions
  • the display 106 is well known in the field of watches with digital display, it is, for example, with liquid c ⁇ staux Four keys of a keyboard 107 are placed on the periphery of the housing 101, in a manner known in the field of electronic watches
  • the housing 101 comprises an electronic filtering circuit illustrated in FIG. 2, which receives electrical signals from the sensors 108 and 109 and from the keypad 107 and transmits electrical signals to the display 106, electroacoustic transducers 105 and vibrator 110 (in order to provide the user with information representative of a relative position, or phase, in a biological cycle)
  • This circuit is organized around a bus 209 and comprises, connected to this bus, the pilot (in English "d ⁇ ver") of the display 106, a central unit 206, a read only memory 205, a random access memory 204, the keyboard 107, the pulse sensor 109, the vibrator 110, the electroacoustic transducers 105, a motion sensor 201 and the piezoelectric currents 108
  • the bus 209 is made up of electrical lines It carries signals from a clock (not shown) for synchronize the operation of all electronic components
  • the central unit 206, the read-only memory 205 and the random access memory 204 are preferably incorporated in a single integrated circuit, called a microcontroller. For explanatory purposes, they are considered to be separate in the description of the figure. 2 Similarly, the means and functions enabling the display of the instantaneous time, via hands 103 and 104, are not shown HERE, because they are known to the person skilled in the art of the clock
  • the keypad 107 allows the user to adjust his watch, set the time, choose an operating mode, choose a maximum wake-up time (see Figure 3) or a number of cycles, according to known techniques
  • the pulse sensor 109 is suitable for detecting at least half of the heartbeat of the user.
  • the pulse sensor 109 is a sensor of radial movements, relative to the axis of the arm which carries the watch. of the first embodiment of the invention (that is to say of vertical movements, in FIGS. 1 A and 1 B) It is then made up of a motion or acceleration sensor, for example a c ⁇ stal piezo -elect ⁇ que
  • the pulse sensor 109 is a sound sensor which receives the sounds caused by the passage of blood through the blood vessels, near the watch. These sounds may as well be infrasonic 11 (of the order of 1 Hertz) since this frequency corresponds to the resting heart rate, sound, or ultrasound, since the movement of blood in the blood vessels causes sound waves of flow
  • the pulse sensor 109 is an electrical sensor adapted to perceive the electrical signals emitted at each heartbeat, according to techniques known in electrocardiography or in cardiac monitoring systems during sports efforts (exercise bikes). interior, running,) In addition, this sensor is adapted to capture the electrical activity of the muscles or that of the brain, these three electrical activities (cardiac, muscular and cervical) having the same general variations during the sleep cycles
  • the pulse sensor 109 receives the signals from the piezoelectric cords 108, which represent the tension of the elastic strap which encloses the wrist that wears the watch. According to this variant, when the watch is placed, the user ensures that the bracelet grips the wrist
  • the pulse sensor 109 is a thermal sensor which captures the temperature of the blood in at least one blood vessel on the wrist.
  • the person skilled in the art may refer to registered brand watches “ CASIO “bearing the words” exerciserige monitor “(for” display of pulse during exercises ”) and which carry a thermal sensor on the front and a liquid crystal display adapted to display the pulse
  • the pulse sensor 109 is identical to that of wrist tensiometers of known type
  • the pulse sensor extracts, from the signals it receives, the low frequency signals (of the order of hertz), which correspond to the heartbeat) and transmits a signal to the central unit 206 each time a cardiac pulse is detected
  • the central unit analyzes the pulse signals received from the pulse sensor 109 and processes them to, on the one hand, eliminate parasitic signals (due, for example to the movements of the user), and, on the other hand, restore the missing signals (too weak to have been detected)
  • These treatments are carried out taking into account the number of clock signals which have separated the heartbeat signals and the fact that the heartbeats are generally regular, that is to say that the successive durations which separate the successive cardiac pulsations do not range from more than fifty percent
  • the movement sensor 201 is adapted to detect movements of the user's wrist. It can consist of the pulse sensor exposed above, the signals of which are representative of movements but must be processed taking into account the fact that the movements cause "parasitic" signals of high intensity and of weak regulation, compared to the signals.
  • the motion sensor 201 can also consist of piezoelectric c ⁇ staux known in the field of accelerometers
  • the motion sensor 201 is similar to the motion sensors for actimeters or acttographs
  • the piezoelectric currents 108 make it possible to constitute a blood pressure sensor, since the voltage of the signal at the output of these cines is representative of the tension on the elastic strap of the watch
  • the vibrator 110 is of a type known in the field of mobile telephones, and radio message receivers known under the name of "pagers". It is adapted to emit a vibration perceptible by the user, when the vibrator is in contact with the skin. of the user, in response to an alternative control signal 12
  • the central unit 206 implements software, a simplified flow diagram of which is illustrated in FIG. 3
  • the read only memory 204 stores the instructions of this program, in a "program" register and the constants implemented by this program
  • the random access memory 205 stores, in registers which, for convenience, have the same names as the variables of which they keep the value
  • the memory registers considered can have a capacity limited to binary information as well as a capacity sufficient to contain an array of several thousand values, for each physiological parameter
  • FIG. 3 we first observe an operation 301 for initializing the device, and, in particular its classic watch functions (setting the year, month, day, hour, minute, of the instantaneous second), according to known techniques according to which the user implements the keyboard with keys 107, the display 106 and the hands 103 and 104 13
  • Operation 301 actually follows the placing of batteries in the watch.
  • the registers of the random access memory 204 are all initialized to the value zero, with the exception of the register "instjiour" which permanently contains the instantaneous time.
  • the user is asked to provide the duration of his sleep cycles, if he knows it.
  • the value of this duration is stored in the "cycljdur” register.
  • the "cycl_dur” register operates on “first in, first out” and only keeps the last five values it receives. By default, the duration of the user's sleep cycle is considered to be 80 minutes.
  • the user chooses a maximum alarm time, that is to say the time at which he wants to be sure of being awakened.
  • a maximum alarm time that is to say the time at which he wants to be sure of being awakened.
  • it uses the keypad 107 and the display 106, according to techniques known in the programming of watches having alarm functions.
  • the alarm time does not allow the progress of a complete cycle, that is to say when the difference between the instantaneous time, kept in the register
  • the user is informed that he will be awakened at the maximum wake-up time , via the vibrator 110 and the display 106. In this case, the operation is identical to that of a watch with alarm clock of known type. Otherwise, the user is warned that, for correct operation of the device, go to bed immediately, then, still during operation 302, the device analyzes each parameter to determine an instant of falling asleep.
  • the pulse drops, on average, over sixty minutes in succession, by twelve percent, compared to the previous sixty minutes and / or when the average number of movements over a period of sixty minutes, drops at least ninety percent over the previous sixty minutes and / or, blood pressure drops, under the same conditions, by five percent.
  • the analysis times and the variation rates used for each parameter can be adjusted to analyze the time functions of the parameter values.
  • the start of a so-called reference duration consists of the start of the period of 60 minutes corresponding to the start of falling asleep, and, failing this, if no falling asleep is detected during the first two hours after the start of l operation 302, at the start of operation 302.
  • the central unit 206 receives signals from the pulse sensor 109, the blood pressure sensor 108 and the motion sensor 201 and processes them to:
  • the central unit 206 places, in the register "phys_param", the results of these treatments, at the end of each minute passed.
  • the "phys_param” register functions, for this purpose, as a “first in, first out” memory and keeps only the values corresponding to the last ten hours.
  • the central processing unit 206 determines the end of a cycle, that is to say the end of a waking period or a period of REM sleep, by determining the occurrence of '' a phase of reduction in the frequency of heartbeats, a phase of reduction in the value of blood pressure and a phase of reduction in the number of muscle movements. 14
  • the central unit 206 performs a filtering and a search for cycle time as follows:
  • the central unit 206 tests a first value of cycle duration, called period, equal to the cycle duration kept in the "cycle_dur" register, by performing the product of the time function of each parameter by a sinusoid of period equal to the duration of the cycle considered, by performing the product of the resulting function, for each parameter, by the same sinusoid, and by repeating the operation as many times as the duration considered is in the current reference duration since the start of this duration, defined during operation 302, and until the time at which operation 304 is carried out, and
  • the central processing unit 206 searches for the cycle time by performing an autocorrelation on the time function representing each parameter analyzed, taking into account all the possible cycle times, minute by minute, between sixty and one hundred minutes, and by using this duration as an autocorrelation shift, possibly repeating this autocorrelation as many times as there is the cycle studied in the reference period, and by searching for the cycle duration with the greatest autocorrelation factor, according to techniques known in signal analysis.
  • the beginning of the sleep cycle is considered to be one sixth of a cycle before the position, in a cycle, for which, after a maximum of its average over a duration equal to a third of the cycle, the autocorrelated function presents, for the first time, an average over a third of the cycle, equal to its average over the entire cycle.
  • the start of the cycle is considered to be one sixth of a cycle before the position, in a cycle, for which, after a maximum of its average, over a period equal to one third of the cycle, the correlated function presents, for the first time, an average, over a third of the cycle, equal to its average over the entire cycle.
  • the central processing unit 206 analyzes the values of the physiological parameters and determines that a REM phase is completed when, after at least two of the physiological parameters have exceeded the average value of these parameters, taken over the previous one hundred and ten minutes, and this for a duration D1 of at least ten minutes (REM sleep), at least two of the physiological parameters take a value lower than the average of the same parameters, taken over the last period of twice the duration D1, and this for a duration D2 greater than five minutes (light or deep sleep).
  • the table below which successively presents the values of the physiological parameters averaged over the last 110 minutes and the values measured for one minute, 15 pulse blood pressure movements phase detected
  • the "cycljour" register functions like a “first in, first out” register and therefore only keeps the last two hours of cycle start.
  • the central unit 206 adds the value of the last cycle duration, in the register "cycljSur". During a test 305, the central unit determines whether the next cycle start is after the maximum wake-up time (kept in the "maxjour" register of the RAM 204), or not.
  • the central unit 206 adds to the last cycle start time detected during the previous operation 304, the average value of the non-zero values of cycle times, kept in the "cycl_dur" register and determines whether the sum thus calculated may or may not be greater than the time kept in the "maxjour" register.
  • the result of test 305 is negative, operations 303 and 304 are repeated.
  • the central unit 206 controls the operation of the vibrator 110, then, when the user has not reacted at the end of a period of thirty seconds, the central unit 206 controls the operation of the sound generators 105, until the user actuates one of the keys 107.
  • the filtering circuit therefore processes the value picked up by each sensor and provides a relative position of said value in a cycle representative of a temporal variation of a non-sensory biological activity, said cycle having a duration greater than one minute.
  • the display 106 is controlled by the central unit 206 to display the next proposed wake-up time, that is to say the next scheduled end of cycle, if the user continues to sleep. If the user then continues to sleep, the central unit 206 again causes an awakening at the start of the next cycle.
  • FIG. 4 In Figure 4 are shown a pillow 401, surrounded by a pillowcase 402, comprising a sensor 403 of the pressure in the pillow, an electronic circuit 409 comprising an acoustic transmitter 410 (for the provision of the user information representative of a relative position or phase in the sleep cycle) and a transmitter / receiver 404. Furthermore, an alarm clock 405 comprises a transmitter / receiver 406, a buzzer 407 and an electronic circuit 408 for filtering.
  • the 401 pillow is a pneumatic pillow.
  • the pressure sensor 403 is an acoustic microphone.
  • the microphone membrane separates a closed chamber and the rest of the pillow.
  • the transmitter / receiver 404 is adapted to transmit at a short distance a signal perceptible by the transmitter / receiver 406, adapted for this purpose, and vice versa.
  • the transmitter is a radio or ultrasonic transmitter.
  • the alarm clock 405 comprises a keyboard 411, a display 412 and at least one electroacoustic transducer 407 intended to emit an alarm bell.
  • the acoustic sensor makes it possible to capture the cardiac sound frequencies, the movements of the head and the respiratory movements. 17
  • the pillow is not pneumatic but the sensor 403 picks up the sound caused by the friction of the head and the arms on the pillowcase 402.
  • an electric field sensor is added to the acoustic sensor 403, in order to pick up the electric waves emitted by the brain, during sleep, according to known techniques for implementing electroencephalograms but with increased sensitivity and a pillowcase. pillow conductive of electrical signals and connected to the electric field sensor.
  • These well-known electric waves are filtered, discriminated and analyzed according to well-known signal processing techniques which are not detailed here (we can refer to the book by Pierre Magnin mentioned above for details of these different waves and their correspondences with the different sleep phases).
  • the sensor is thus adapted to provide a value representative of an electrical activity of the body of the user without bilateral contact with the head of the user.
  • At least one of the sensors mentioned with reference to FIG. 4 is inserted into the mattress of the user's bed, in a place occupied by the latter.
  • an electric wave sensor is inserted in the alarm clock and collects the brain waves mentioned above, from a distance, without it being necessary for a sensor to be in contact with the user.
  • At least one sensor measures the tension on the bed sheet or on the pillowcase.
  • the device of the invention applies to the management of bedtime or falling asleep, the daytime cycles being detected in the same way as the sleep cycles.
  • the position in the cycle, the preferred end of activity period information are displayed on the display, in the form of a percentage of the cycle already elapsed and a relative position in the cycle, like the passage at the beginning and in the middle of each cycle, gives rise to the emission of an audible signal and / or a vibration.
  • FIG. 5 represents a top view, in perspective, of a third embodiment of the device of the present invention, incorporated in a watch.
  • This embodiment of the present invention comprises all the elements of a sphygmomanometer 500 adapted to be worn on the wrist at all times, to which are added a memory 501 retaining an operating program and a means of displaying relative position in a biological cycle. 502 consisting here, on the one hand, of an alphanumeric display with four characters (or "digits") and, on the other hand, of an additional partially transparent needle.
  • the first program controls the measurement of the pulse and / or the blood pressure, at regular time intervals, for example four times per minute. This program writes the results of these measurements in RAM.
  • the second program is a frequency analysis program for variations in pulse and / or blood pressure (high, medium or low) adapted to detect periods of variation in pulse and / or blood pressure greater than one minute and less at twelve o'clock.
  • this program detects periods between 10 and 200 minutes, on the one hand, and the phase, or relative position, in these periods, in which the measurement (s) is instantaneously found.
  • the implementation of this program performs a filtering of the value sensed by each sensor and provides a relative position of said value in a cycle representative of a temporal variation of a non-sensory biological activity, said cycle having a duration greater than one minute.
  • the display means comprises at least one display area of the immediate relative position in a cycle detected by the frequency analysis means.
  • the immediate relative position is represented, on the one hand, by a percentage in the current cycle, on the four characters of the display means 502 and, on the other hand , by the position of the hand of the display means 502, this percentage and this position being for example at the lowest (0% and position of the hand at six o'clock) when the phase corresponds to an angle of minus 90 degrees (the bottom of the curves illustrated in figure 11C).
  • FIG. 6 represents a top view, in perspective, of a fourth embodiment of the device of the present invention, incorporated in a watch.
  • This embodiment of the present invention comprises all the elements of an actimeter 600 adapted to be worn on the wrist at all times, to which are added a program memory 601 for operation and a means for displaying relative position in a biological cycle 602 , of the same type as the display means 502.
  • the first program controls the measurement of the motor activity (represented by a number of movements of the wrists), at regular time intervals, for example four times per minute, each value captured being a total number of movements carried out during this time interval .
  • This program writes the results of these measurements to memory.
  • the second program is a frequency analysis program for variations in pulse and / or blood pressure (in particular systolic pressure) adapted to detect periods of variation in motor activity greater than one minute and less than twelve hours.
  • this program detects periods between 10 and 200 minutes, on the one hand, and the phase, in these periods, in which the measurement carried out is instantaneously.
  • the implementation of this program performs a filtering of the value sensed by each sensor and provides a relative position of said value in a cycle representative of a temporal variation of a non-sensory biological activity, said cycle having a duration greater than one minute.
  • the display means comprises at least one display area of the relative position, or phase, immediate in a cycle detected by the frequency analysis means.
  • a means of producing an actimeter is given by modifying a so-called "automatic" watch, that is to say a spring which is wound by the movement of the wrist, said spring being mounted on a shaft connected to a piezoelectric crystal in such a way that the tension of the spring is represented by the tension (the voltage) across the terminals of the piezoelectric crystal and driving the watch hands so that the spring relaxes in a shorter duration than that of the considered cycle.
  • the signal at the output of the piezoelectric crystal is then that which is used for the measurement of the average of the activity over the relaxation period of the spring.
  • the needle of the display means 602 is connected to the outlet of the spring and the position of the needle rotates counterclockwise with each movement of sufficient intensity to wind the spring and in the direction of the hands d 'a watch, between two movements.
  • the angles of rotation in each direction are provided so that in a given cycle, for example one day, starting from the four o'clock position, on awakening, the needle moves during the day to the eight o'clock position, going through the midday position and only returning to the four o'clock position the following night.
  • the position of the needle represents the potential for normal activity remaining available to the user. This potential goes up (clockwise), each time the user rests. 19
  • a means for adjusting the angle of rotation of the needle corresponding to each movement is provided to adapt to the activity of the user.
  • this angle varies and becomes more and more small as the hand approaches the position at eight o'clock which corresponds to the minimum potential.
  • This last characteristic can be obtained by using a return spring which pulls the needle of the display means 602 towards the four o'clock position, while the spring which is raised by the movements of the arm pulls this same needle towards the position at eight hours and gradually relaxes as time passes, being linked at its other end, for example, to one of the hands that indicate the time. It is observed here that the spring in question does not necessarily cause the clock movement which indicates the time.
  • a sensor of a value representative of a non-sensory biological activity of the body of the user is constituted by the spring-up mechanism similar to that of a so-called "automatic" watch,
  • a means of filtering the value picked up by said sensor consists of the return spring and the spontaneous relaxation of the automatic watch spring; this filtering means provides a relative position of said value in a cycle representative of a temporal variation of said non-sensory biological activity, said cycle having a duration of one day, and
  • three weights are positioned, each at the end of a piezoelectric bimetallic strip, the three bimetallic strips being oriented along three perpendicular axes.
  • the electrical voltages at the output of these bimetallic strips are supplied to an analog-digital converter or to the input of a binary signal, so that a movement of the wrist corresponding, for example, to the typing of a computer key , or detected as a non-zero voltage.
  • the user implements the keyboard keys 107 and follows instructions on the display (for example 106, 502 or 602).
  • FIG. 7 is shown an operating algorithm of the third and fourth embodiment.
  • the central processing unit takes a measurement 701 of the physical quantity.
  • the central unit performs a reading in memory:. the average value of the physical quantity during the same hour of the previous day,
  • the central unit performs a frequency analysis of the results of the measurements already carried out during operations 701 taking into account the average value, on the one hand and the period read, on the other go
  • This frequency analysis provides three data a rate of reliability of the other results of the analysis (rate which depends on the number of measurements already carried out since initialization 700, and on the mean peak value already observed since initialization 700) a period ( cycle duration) p ⁇ ncipale measured since initialization, and the instantaneous phase in the cycle of variation of the physical quantity considered which has said period
  • the central unit controls the display means so that it displays information representative of the instantaneous phase, for example by positioning a needle (502 or 602 in the embodiments illustrated in FIGS. 5 and 6) dedicated for this purpose, in a watch dial
  • the central unit determines whether the device is worn by the user or not, by determining whether measurements of the physical quantity are possible, or no (null values of pulse or blood pressure or null value of activity for a period of more than 30 minutes indicating, for example, that the user has stopped wearing the device)
  • the central unit determines what time, on average, the user has fallen asleep during the last week and the display of the phase is continued during an operation 710 For this display, the central unit takes into account the instantaneous time compared to the average sleep time, the last value of the cycle period considered, before the time d sleep, and after the average hour of falling asleep, of the average value of the duration of the sleep cycle kept in memory, considering that the phase evolves regularly in the day and night cycles
  • the phase displayed is the continuation of the regular evolution of the diurnal phase whereas after this average hour, the phase starts again at its maximum value then evolves regularly with a cyclic period equal to the nocturnal evolution period e kept in memory
  • the operation 705 is repeated
  • the central unit determines whether the user sleeps, or not, according to the last values of the physical quantity considered When the result of test 706 is negative, the operation 701 is repeated
  • the central unit determines whether or not a programmed wake-up time has been set, said scheduled wake-up time being a time chosen by the user among different hours which correspond to sleep cycles and which are proposed by the device, comgee to correspond to the end of an effective sleep cycle
  • test 706 is modified in such a way that the outputs of this test are inverted and
  • test 706 is modified in such a way that the outputs of this test are inverted
  • FIG. 8 represents an operating algorithm of the four embodiments of the present invention, as illustrated in FIGS. 1 to 6.
  • the central unit proceeds to the determination of falling asleep (see FIG. 11D), operation 803.
  • the central unit proceeds, during an operation 804, in determining the alarm time and the number of sleep cycles to be observed:
  • operation 804 is repeated to refine the estimation of the wake-up time.
  • an audible indicator or a vibration alerts the user to wake him up, until the user actuates one of the keys of the keyboard 107, operation 806.
  • the central unit determines whether the changes in the monitored physical quantity, for example the pulse or the muscular activity, corresponds to an awakening, or not (the pulse must, on average, increase by more than ten percent and the number of arm movements detected more than 100 percent).
  • the central unit determines that the user has not woken up, operation 806 is repeated immediately without waiting for the end of a sleep cycle.
  • operation 806 is repeated to wake the user at the end of the next sleep cycle.
  • FIG. 9 represents a fifth embodiment of the present invention which is none other than a computer, the keyboard of which serves as a sensor of activity of the arms of the user, said computer keeping, in memory, a specific program of frequency analysis of the user's typing speed and determination of typing cycles on the keyboard.
  • a central unit 906 manages a keyboard 907, a read-only memory 905, a random access memory 904, a display screen 903. 22
  • the random access memory 904 stores a word processing software "traffickingxt" 901 and a software for managing periods of activity "gestact” 909, which operates in the background, compared to the word processing.
  • the operation of the central unit 904 is of multitasking type.
  • the word processor is of known type.
  • the operation of the "gestact" 909 activity management software is based on the principle that, when typing on a keyboard, the average rate of typing (in terms of average duration between two successive keystrokes, excluding periods of reflection, or in terms of number of keystrokes per minute, including period of reflection) is representative of the phase of the biological cycle in which we are. Likewise, the number of corrected or backspace typing faults is representative of this phase, which is used in a variant implementation of the present invention.
  • the functioning of the gestact activity management software is as follows ( Figure 10):
  • the central unit 906 memorizes, on the one hand, the clock value, with each keystroke, and, on the other hand, the number of keystrokes intended for the correction of typing errors (taking into account only, only, the "backspace” and “delete” keys, the latter often being called “del”), operation 1002, - then, the stored data are analyzed, during an operation 1003, as follows :
  • This provides a cycle related to the liveliness of the strike, knowing that the user is preliminary warned that he must try to optimize the speed of his strike.
  • a second cycle is provided by analyzing the number of keystrokes made per minute, in the same manner as set out with reference to FIGS. 11A to 11 D, operation 1007.
  • phase in the cycles are displayed in two circular dials, one linked to the number of strikes carried out, the so-called “intellectual” cycle, the other to the vivacity, the so-called “physical” cycle.
  • FIGS 11A, 11B and 11C show heart rate curves during treatment in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A we see a curve known to the cardiologist under the name of "Holter”, from the name of the inventor of the portable device making it possible to follow a cardiac activity, over a whole day.
  • the abscissas show the hours (between twelve o'clock one day and twelve o'clock the next day) and the ordinates the heart rates.
  • the user is here a subject of about thirty years.
  • FIG. 11C the same filter has been passed four times, in a recurring manner, and provides the curve whose points are represented by inclined squares.
  • a sinusoidal filter of frequency 70 minutes 14 samples for a sinusoid
  • falling asleep corresponds to the passage above the highest value of the difference, observed during the day (around 200). It takes place on the sample referenced 97, approximately, knowing that approximately forty-eight samples were lost at each end of the series.
  • the actimetry is the average intensities of the electric currents flowing through the arm which carries the device (when it has a shape of a watch) which provide the physical quantity analyzed.
  • the senor is placed in a shirt pocket and detects cardiac pulses, in an audio or electrical manner, or even, as in sensors intended for runners, of the "POLAR” (registered trademark) or " CARDIOSPORT "(registered trademark generally associated with the registered trademark” CARE "which relates to home gym equipment).
  • the processor determines an integral of the difference between the value captured by the sensor, for example the number of movements captured by an actimeter, and the average value for the same phase of a previous cycle, by example, the corresponding cycle, the previous day.
  • the display means displays the value of this integral, for comparison.
  • the value of this integral is representative of the relative position in the cycle of variation of the captured value since in the absence of activity, this integral varies according to the position in the cycle.
  • This embodiment which can be integrated into the fourth embodiment (FIG. 6), is particularly useful during training of the user in an activity represented by the value captured, for example when this training relates to typing. on an alphanumeric keyboard, physical exercise such as running, cardiac activity, or controlling the emission of electric brain waves.
  • This embodiment also makes it possible to make available to the user an activity potential that remains available, in addition to or subtract from the average activity during a cycle.
  • three frequency filterings are carried out by convolution (correlation) with three sinusoids of durations respectively equal to 60, 80 and 100 minutes then we add up the curves obtained.
  • the end of a deep sleep cycle is detected, without determining the duration of the sleep cycle, the number of end of cycles already detected in the same night is counted and the user is woken up when this number reaches a value determined by him, or when the projection, by linear regression, of the next end of cycle is later than the wake-up time limit that the user has chosen.
  • an embodiment takes the form of a ring incorporating a sensor for blood pressure, pulse, muscle activity, temperature, and displaying by a simple color, a relative position in a cycle of variation of the value captured.
  • it is an earring, which senses, on the ear lobe, in known manner, the pulse and which puts an audible frequency vibration for certain relative positions in the pulse variation cycle, or to wake the user.
  • glasses serve to capture the pulse, by means of the blood vessels on which the branches of the glasses rest, or electrical cerebral waves.
  • headphones are used to capture the pulse, via the blood vessels of the ear, in which the blood flow causes, on the one hand, an audible sound and, on the other hand part, a warming, or to capture electrical brain waves.
  • a movement sensor of the type known in the field of local surveillance alarms, detects the movements of the sleeper, or of the static worker, these movements being representative of at least one biological clock.
  • the curves are readjusted slowly to the new time, by shifting them every day by one hour to take into account the progressive adaptation of the human body to jet lag.
  • the device which is the subject of the present invention comprises an interface with a light generation system, such as a lamp or a window shutter and when the alarm time has arrived, the light incident on the eyes of the user is intensified, gradually, or abruptly.
  • a light generation system such as a lamp or a window shutter
  • glasses carry light-emitting diodes facing the eyes of the user and these same glasses capture, at a distance, the movements of the eyes of the user, for example by dispersion analysis of invisible light waves reflected on the eyelids.
  • the sensor is adapted to capture the sound vibrations of the heartbeat, by being placed in a shirt pocket in front of the user's heart.
  • the display means displays the next hour at which a sleep cycle can favorably start and the favorable waking hours resulting therefrom (for example the favorable waking hours after at least five sleep cycles).
  • the senor is adapted to determine a conductivity value of the surface of the skin.
  • the reader can refer to document WO 93 16636 which is incorporated here by reference.
  • the senor is adapted to supply a value when it is in a predetermined relationship with the body of the user
  • the filtering means include:
  • this means is, for example, the pursuit of a regular cycle while retaining the last value of the determined cycle duration or a duration following a drift of durations observed over the durations previously determined, and
  • the means of provision is suitable for making said estimate available to the user.
  • the value sensor representative of a non-sensory biological activity of the user's body is adapted to capture a number of biological events (movements , heartbeat, respiratory movement, for example), and the filtering means is adapted to determine a cycle time at least ten times greater than the average time between two events captured by the sensor.
  • the device includes a memory which retains a cycle time and the microprocessor is adapted to determine a cycle time by processing the sensed value, and to compare the cycle time determined at the cycle time kept in memory.
  • the processor determines the relative position to be displayed relative to the last cycle time determined by the filtering means or, as a variant, to the stored cycle time in memory.
  • a display dial similar to that of the first embodiment of the present invention is used, integrated into a watch.
  • the biological clock used is circadian.
  • the sensor of a value representative of a non-biological activity 26 sensory of the user's body is here a temperature sensor which is placed in contact with the skin of the user and which detects the rise in temperature of the surface of the watch in contact with the skin of the user, following the placing of the watch on the wrist, following several hours of sleep during which the watch was at room temperature.
  • Biological activity here is physical activity following sunrise.
  • the watch incorporating the device which is the subject of the present invention is suitable, when the user implements keys (see keys 107 of the first embodiment), to display successively:
  • the melatonin level (the feeling of having to sleep); - the internal temperature.
  • the instantaneous levels of each of these parameters are kept in the read-only memory and each position relating to the wake-up is related to the instantaneous value of each parameter with a view to displaying this instantaneous level.
  • the display means simultaneously displays several values. For example, several needles, partially transparent, each represent an instantaneous level of the curve of one of the parameters considered.
  • no sensor is implemented and the device implements the curves considered, in direct relation to the time, independently of the 'waking hour.
  • the device therefore allows the display of variable parameters on a regular cycle, and includes:
  • a means of displaying at least one value related to the time provided by the clock a means of displaying at least one value related to the time provided by the clock.
  • the user can adjust his wake-up time to take account of his habits.
  • the connection with the parameter curves mentioned above will then be offset by the offset of 27 usual waking time compared to the average. For example, a user who wakes up regularly at 9 a.m., will have his curves shifted by two hours, late, compared to a user accustomed to waking up at 7 a.m.

Abstract

Le dispositif comporte: un capteur (403) d'une valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur, comme le pouls ou l'activité d'un membre, un moyen de filtrage de la valeur captée par ledit capteur, qui fournit une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle de ladite activité biologique, et un moyen (106) de mise à disposition de l'utilisateur d'une information représentative de ladite position relative, par exemple une sonnerie, un écran ou une aiguille dans un cadran.

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE L'ETAT DE L'ORGANISME
La présente invention concerne un dispositif et une méthode de mise à disposition d'un utilisateur d'informations relatives à au moins une de ses horloges biologiques. Une horloge biologique est un cycle quasi périodique de variation d'une valeur représentative d'une grandeur physique du corps de l'utilisateur.
Le problème technique à la base de la présente invention est nouveau : pour de multiples raisons, chaque individu cherche à mieux connaître ses propres ressources et ses propres fonctionnements. La réduction du temps de travail et le développement du travail à temps partiel et des activités de loisir, incite chacun à gérer son activité en fonction de ses propres rythmes. Le problème technique à la base de la présente invention concerne la détermination de valeurs d'au moins une horloge biologique et sa mise à disposition de l'utilisateur.
L'invention s'applique, en particulier, à aider un utilisateur à : - gérer une ou des périodes de sommeil et, encore plus particulièrement, aux dispositifs destinés à provoquer l'éveil d'un dormeur, dispositifs communément appelés " réveils " ou " réveils matin " ;
- gérer des pauses entre des périodes d'activité intense ;
- à choisir une heure de début d'une activité ; et
- à choisir une heure de fin d'une activité ; - à évaluer une capacité instantanée à effectuer une activité ;
- à évaluer une capacité à venir à effectuer une activité d'une durée supérieure à une période d'un rythme biologique.
L'inventeur s'est interrogé sur la possibilité de mettre, à disposition de chaque individu faisant partie du grand public, un dispositif ou une méthode fournissant une information représentative d'au moins une horloge biologique. Le terme " grand public " n'est pas ici à considérer comme une simple contrainte commerciale sans conséquence technique sur le problème à la base de la présente invention : pour que le dispositif et la méthode visés par la présente invention soit " grand public ", il faut que leur mise en œuvre ne nécessite le respect d'aucun protocole médical, ni de conditions imposées par une assurance individuelle, ni de recourir à une aide de la part d'une autre personne, ni plus de quelques dizaines de secondes pour que le dispositif ou la méthode soit en condition de fonctionnement continu, ni de suivre un apprentissage de plus de quelques minutes, et que cette mise en œuvre ne gêne pas l'activité, l'attention ou le repos de l'utilisateur, ne l'handicape pas et ne lui donne pas une apparence faciale anormale.
La mise en œuvre de la présente invention ne doit donc être ni plus dangereuse ni moins confortable ni moins discret que celle d'objets habituels de l'environnement d'un utilisateur du grand public, tels qu'une montre, un bijou, un réveil matin, un oreiller, un lit chauffant, un calculateur ou un organiseur électronique de poche, un téléviseur de poche, un ordinateur avec moniteur, un baladeur, des écouteurs, ou des lunettes.
Les termes " confortable " et " discret " utilisés ici, doivent être pris dans leur acceptation technique, telle qu'elle ressort de l'étude de l'ergonomie. Des critères objectifs peuvent aussi être associés à chacun de ces termes, comme le fait, pour au moins dix pour-cent d'une population habituée à une relation physique similaire à celle d'un mode particulier de réalisation du dispositif objet de la présente invention, de ne pas avoir l'attention captée par ce dispositif, en dehors de périodes de manipulation ou d'usage de cet objet, après une joumée de relation avec ce dispositif. Ou, altemativement, dans les mêmes conditions, le fait, pour cette même proportion de population, d'avoir une activité et un repos normal. 2
La présente invention vise aussi un dispositif convivial et une méthode conviviale, c'est-a-dire dont le délai d'apprentissage, ICI d'accoutumance, par l'utilisateur, soit de l'ordre de quelques minutes, et, en tout cas, infeπeur a une heure avant que l'utilisateur puisse disposer de son attention pour des travaux intellectuels On observe que le terme de " convivial " (" human like " en anglais), est un terme technique d'ergonomie qui permet a l'homme du métier de prendre des dispositions pratiques pour exclure différents modes de réalisation, a pπoπ préférables car utilises pour l'analyse des horloges biologiques, comme, par exemple
- ceux qui comportent la pose d'électrodes sur les yeux ou de sondes rectales, les pπses de sang ou l'analyse d'excrétions (voir plus loin les préjuges de l'homme du métier) , et
- ceux qui imposent une limitation de liberté de mouvement de l'utilisateur Par certains de ses aspects, la présente invention vise aussi a prévenir les accidents provoques par la somnolence de travailleurs de nuit ou de conducteurs nocturnes en aidant l'utilisateur a connaître son état biologique
Des problèmes techniques supplémentaires que visent a résoudre au moins certains aspects de la présente invention tiennent a la difficulté de capter et de traiter des vaπations de grandeur biologiques ou physiologiques, qui sont assez constantes chez l'être humain, de telle manière que le résultat du traitement ne soit pas complètement fausse par l'environnement de mise en œuvre du dispositif et de la méthode de l'invention, et par l'éventuelle activité volontaire de l'utilisateur
La vaπation du signal capte peut ainsi, en même temps, être faible par rapport a la valeur absolue de ce signal et par rapport aux vaπations dues a l'environnement et a l'éventuelle activité volontaire de l'utilisateur Ceci expπme un problème technique commun a plusieurs aspects de la présente invention L'inventeur s'est donc départi des protocoles médicaux lies a l'analyse des horloges biologiques, tels que ceux decπts dans le livre " biological docks" édite en 1998, par Yvan Touitou Excerpta média, aux éditions Elsevier, Amsterdam, Hollande Ces protocoles imposent la pose, par un médecin et dans un laboratoire d'expeπmentation médicale assure, d'électrodes sur le visage ou sur le crâne de l'animal examine, la limitation de ses mouvements, de son alimentation, de son activité, de son sommeil des pπses de sang ou encore la pose de capteur de température rectale L'animal examine ne peut donc avoir ni une activité ni une attention, ni un repos habituels
L'analyse actuelle des horloges biologiques humaines est pπncipalement limitée a l'horloge de durée circadienne ou de durée supeπeure a un jour Elle s'intéresse surtout aux moyens de décaler ces horloges par diverses peπodes d'eclairement ou par injection de produits chimiques dans le corps L'intérêt de ces recherches est de réduire les effets de décalage horaires pour les voyageurs effectuant des déplacements en avion Aucune tentative de mise a disposition du sujet observe d'information représentative de la phase instantanée
(ou position relative) dans le cycle de vaπation correspondant a une horloge biologique n'a ete effectuée
D'un autre côte, les montres, horloges et réveils connus a ce jour ne fournissent qu'une heure universelle et non une information concernant la capacité de l'utilisateur a utiliser l'instant suivant pour une activité ou une autre
Les réveils connus a ce jour, permettent de choisir une heure d'éveil mais fonctionnent indépendamment du fonctionnement biologique de l'utilisateur de l'heure de l'endormissement, de la durée d'éveil précédant l'endormissement des cycles de sommeils déjà passes, et de la qualité probable de l'éveil
Pour déterminer une phase de sommeil, l'homme du métier de l'analyse du sommeil est incite a prévoir un détecteur de mouvements oculaires parce que la seule phase de sommeil présentant une expression visible est le sommeil 3 paradoxal et que celui-ci est caractérisé par les mouvements oculaires. Le sommeil paradoxal porte d'ailleurs, dans la littérature, le nom de " rapid eyes movements " ou REM et en français " phase de mouvements oculaires " ou PMO.
Ainsi, les documents FR 2 597 995 et FR 2 634 913 présentent un dispositif de réveil comportant des électrodes implantées sur la région oculaire pour détecter des mouvements oculaires. Ce dispositif est inapplicable parce que les risques d'accident liés aux électrodes sont importants et parce que l'utilisateur est gêné dans son sommeil. En outre, l'utilisation de gel conducteur, nécessaire au fonctionnement des électrodes, est à la fois désagréable, dangereuse et gênante. De plus, ce document n'indique aucune forme de réalisation des électrodes qui permettrait de capter les signaux électriques des muscles oculaires, ni aucun traitement de ces signaux ou des informations nécessaires sur le sommeil de l'utilisateur qui permettrait de détecter l'apparition du sommeil paradoxal, ni de sélectionner une heure de réveil correspondant au début d'un cycle de sommeil. Enfin, le dispositif exposé dans ce document ne peut résoudre le problème qu'il entend solutionner, puisque les durées de sommeil paradoxal, pendant lesquelles les mouvements oculaires sont importants, ne sont ni égales ni régulières au cours des différents cycles de sommeil. Ces durées de sommeil paradoxal varient de un dixième à un tiers de la durée du cycle de sommeil complet. L'utilisation d'une information d'apparition de sommeil paradoxal, d'un délai d'un quart à un cinquième d'un cycle de sommeil et d'une durée prédéterminée, ne permet donc aucunement de déterminer un début de cycle de sommeil.
Plus généralement, tout capteur d'activité sensorielle, en particulier sur les yeux de l'utilisateur, impose une gêne qui interdit une activité ou un repos de bonne qualité. En effet, les sens de l'utilisateur servent à réveiller son attention ou à donner au système nerveux central des informations qui sont traités par lui. En outre, à l'exception du toucher les zones sensorielles sont concentrées sur le visage et sont liées à une grande densité de terminaisons tactiles et à des réflexes de protection particulièrement sensibles. Toute tentative de capture de l'activité sensorielle, telle que l'activité des muscles oculaires, provoque une réduction de la capacité d'attention et/ou de la capacité de repos de l'utilisateur. La présente invention entend remédier à différents de ces inconvénients.
Selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de mise à disposition d'un utilisateur d'information, caractérisée en ce qu'il comporte : - un capteur d'une valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur,
- un moyen de filtrage de la valeur captée par ledit capteur; adapté à fournir une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle de ladite activité biologique non sensorielle, ledit cycle possédant une durée supérieure à une minute, et
- un moyen de mise à disposition de l'utilisateur d'une information représentative de ladite position relative. Grâce à ces dispositions, les sens de l'utilisateur, à l'exception éventuelle du toucher, ne sont pas perturbés par le capteur. En outre, le moyen de filtrage permet de réduire l'influence du bruit sur la détermination de la position relative. Enfin, l'utilisateur a, à sa disposition, une information représentative de ladite position relative.
On observe ici que le capteur peut posséder une grande multitude de structures différentes, afin de capter, par exemple, des grandeurs sonores (flux sanguin, respiration, frottements sur le tissu d'un drap ou d'un vêtement), thermiques (température du corps, air expiré), électriques (conductivite à la surface de la peau, activité cérébrale, nerveuse ou musculaire), des pressions (sanguine, vitesse de l'air expiré, pression du corps sur un oreiller ou un lit), des mouvements, des frottements, des oncles électromagnétiques, des compositions gazeuses, des conductivités électriques, des rythmes respiratoires ou cardiaques.
On observe aussi que le moyen de filtrage peut prendre différentes structures, par exemple : 4
- mécanique, par exemple similaires à des systèmes de mise en tension de ressort dans une montre dite " automatique " mais avec un amortisseur pour réduire cette tension avec une constante de temps inférieure à la durée du cycle, ou
- électronique, par exemple par filtrage fréquentiel, par autocorrélation, par corrélation avec une fonction prédéterminée, par exemple une sinusoïde, par transformation de fourrier.
Enfin, le moyen de mise à disposition peut, lui aussi, prendre de nombreuses structures, par exemple, celle d'un afficheur de montre affichant, en permanence la position relative et ou une heure de début de cycle et/ou une heur de fin de cycle, comme celle d'une alarme sonore, visuelle, vibratoire, déclenchée en fonction de la survenance d'une position relative prédéterminée dans un cycle prédéterminé, ou par le déclenchement d'une source de lumière. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté à intégrer une différence de la valeur captée avec une valeur prédéterminée, comme, par exemple, la moyenne de la valeur captée pendant au moins un cycle, et à fournir la position relative sous forme d'une position relative de ladite intégrale dans une plage de valeurs de ladite intégrale.
Grâce à ces dispositions, l'utilisateur peut déterminer une ressource biologique encore disponible ou un potentiel consommé ou restant à consommer dans un cycle.
Selon d'autres caractéristiques particulières, ie moyen de filtrage est adapté à intégrer ladite différence en lui affectant une fonction de pondération représentative d'une durée écoulée.
Grâce à ces dispositions, la valeur de l'intégrale est principalement représentative des dernières valeurs captées. Selon d'autres caractéristiques particulières, le capteur est adapté à capter une valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur, sans contact bilatéral avec ie corps humain.
Grâce à ces dispositions, ie corps de l'utilisateur reste libre de ses mouvements dans au moins un degré de liberté. Par exemple, le capteur est un capteur à distance qui détermine une valeur captée sans contact avec le corps humain (par exemple comme un détecteur de mouvement de surveillance de locaux) ou est un capteur sur lequel s'appuie au moins une partie du corps de l'utilisateur, par exemple un oreiller ou un drap, une chaise, un clavier d'ordinateur.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le capteur est adapté à capter une grandeur représentative de l'activité cardio-vasculaire de l'utilisateur.
Grâce à ces dispositions, le capteur est facile à réaliser et de faible coût, car sa conception et sa production peuvent bénéficier des connaissances relatives aux tensiomètres et/ou aux capteurs de pouls. Selon d'autres caractéristiques particulières, ledit capteur est adapté à être utilisé en relation permanente avec le corps de l'utilisateur.
Grâce à ces dispositions, la mise en œuvre de la présente invention est discrète, non handicapante, et laisse à l'utilisateur une liberté de mouvement habituelle en ne modifiant ni sa capacité d'attention ou de repos, ni son activité. Selon d'autres caractéristiques particulières : - le capteur est adapté à fournir une valeur lorsqu'il est dans une relation prédéterminée avec le corps de l'utilisateur, - le moyen de filtrage comporte :
- une mémoire de valeurs captées par ledit capteur,
- un moyen d'estimation de ladite position lorsque le capteur n'est pas dans la relation prédéterminée avec le corps de l'utilisateur, 5
- le moyen de mise à disposition est adapté à mettre à disposition de l'utilisateur ladite estimation.
Grâce à ces dispositions, l'information mie à disposition est représentative soit d'une position relative déterminée en fonction de la valeur captée, soit en fonction d'une estimation, qui peut, avantageusement, se baser sur la valeur précédemment captée, lorsque le capteur était dans la relation prédéterminée avec le corps de l'utilisateur. Ainsi, par exemple, si le capteur se trouve porté au poignet, il peut avoir à sa disposition une position relative dans un cycle, par exemple un cycle de sommeil, même sans porter effectivement ledit capteur au poignet pendant son sommeil.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une mémoire d'une position prédéterminée dans ledit cycle et le moyen de mise à disposition de ladite information représentative de position relative est adapté à fournir un signal lorsque ladite position relative est égale à ladite position prédéterminée.
Grâce à ces dispositions, lorsque l'utilisateur souhaite entamer une activité à une position prédéterminée dans un cycle, par exemple se réveiller à la fin d'une période e sommeil paradoxal, il est averti par le moyen de mise à disposition de la survenance de cette position prédétermine. Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de mise à disposition de ladite information représentative de position relative est adapté à mettre, en permanence, ladite position relative à disposition dudit utilisateur.
Grâce à ces dispositions, l'utilisateur peut, en permanence consulter le moyen de mise à disposition pour s'informer de sa position relative instantanée.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté, en outre, à déterminer la durée du cycle. Grâce à ces dispositions, la durée du cycle de l'utilisateur est prise en compte pour la détermination de la position dans le cycle, plutôt qu'une durée prédéterminée. Ainsi, si l'utilisateur perturbe son cycle, par exemple à la suite d'un voyage en avion ou d'une opération chirurgicale, la durée du cycle est ajustée par le moyen de filtrage pour tenir compte de cette perturbation.
Selon des caractéristiques particulières, le moyen de filtrage comporte un moyen de traitement adapté à effectuer une analyse fréquentielle de la valeur captée.
Grâce à ces dispositions, le bruit qui affecte la valeur captée par le capteur est éliminer lorsque sa fréquence est suffisamment différente de la fréquence du cycle. Le lecteur se rapportera avantageusement aux connaissances générales de l'homme du métier du traitement du signal pour déterminer le sens du mot " suffisamment " dans la phrase précédente.
Selon des caractéristiques particulières, le capteur de valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur, est adapté à capter un nombre d'événements biologiques et en ce que le moyen de filtrage est adapté à déterminer une durée de cycle au moins dix fois supérieure à la durée moyenne entre deux événements captées par le capteur.
Grâce à ces dispositions, des événements répétitifs, comme les battement du cœur, les phases de respiration, les mouvements de membres ou de la tête, peuvent être pris en compte pour la mise à disposition de positions relatives dans des cycles de durée supérieure à quelques dizaines de secondes.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté à effectuer un traitement récurrent sur plusieurs périodes pour mesurer une dérive de la durée dudit cycle.
Grâce à ces dispositions, la présente invention peut être facilement mise en œuvre en rapport avec des cycles biologiques dont la durée n'est pas constante mais évolue progressivement. 6
Selon d'autres caractéristiques particulières, le capteur est adapté à fournir une valeur représentative de l'activité musculaire d'au moins un membre de l'utilisateur.
Grâce à ces dispositions, le capteur est facile à réaliser et de faible coût, car sa conception et sa production peuvent bénéficier des connaissances relatives aux podomètres, aux actimètres, aux actigraphes et aux accéléromètres. Selon d'autres caractéristiques particulières, le capteur est adapté à fournir une valeur représentative d'une activité électrique du corps de l'utilisateur sans contact bilatéral avec la tête de l'utilisateur.
Grâce à ses dispositions, les ondes électriques cérébrales, nerveuses ou musculaires, qui représente une activité interne du corps humain, peuvent être pris en compte par le moyen de filtrage.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le capteur est adapté à fournir une durée séparant deux frappes sur un clavier d'ordinateur.
Grâce à ces dispositions, une rapidité de frappe peut être prise en compte par le moyen de filtrage et la mise en oeuvre de la présente invention peut être effectuer par la mise en exécution d'un programme par un microprocesseur ou un ordinateur.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le capteur est adapté à être positionné à distance du corps de l'utilisateur et à fournir une information représentative de mouvements dudit corps.
Grâce à ces dispositions, la liberté de mouvement du corps n'est aucunement réduite et aucun sens ne détecte la présence du capteur, pas même le toucher.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté à effectuer une détection de différence de la valeur captée avec une valeur moyenne de valeurs captées correspondant à la même position relative dans le cycle.
Grâce à ses dispositions, l'utilisateur a, à sa disposition, une information sur une activité biologique.
L'utilisateur peut bénéficier de cette information, par exemple dans le cadre d'entraînements, par exemple à la frappe sur clavier, à un exercice physique, à une activité cardiaque, à la maîtrise d'émission d'ondes électriques cérébrales.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté à effectuer une intégration de ladite différence et une mise à disposition d'une valeur représentative du résultat de ladite intégration.
Grâce à ces dispositions, l'utilisateur peut, par exemple, disposer de l'intégration de la valeur sur un cycle entier, pour éliminer les fluctuations cycliques de la valeur considérée.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de mise à disposition comporte une mémoire de valeurs correspondant, chacune à une position relative et est adapté à afficher, pour chaque position relative, la valeur correspondant à la position relative fournie par le moyen de filtrage.
Grâce à ces dispositions, lorsque qu'une position relative correspond, dans la mémoire :
- à un conseil, par exemple de détente, ou au contraire d'effort intense,
- à une sensation, par exemple de bien-être ou d'agilité, et/ou
- à une capacité privilégiée ou affaiblie, par exemple, intellectuelle, affective ou physique, ce conseil, cette sensation et/ou cette capacité est ou sont mis à disposition de l'utilisateur.
Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention comporte une mémoire d'une durée de cycle et le moyen de filtrage est adapté à déterminer une durée de cycle et à comparer la durée de cycle déterminée à la durée conservée en mémoire et, lorsque la durée est supérieure à cette durée conservée en mémoire, à 7 déterminer la position relative par rapport à la durée conservée en mémoire ou à la demière durée de cycle déterminée par le moyen de filtrage.
Grâce à ces dispositions, lorsque la valeur captée est très perturbée, au point que le moyen de filtrage effectue une évaluation de durée de cycle très différente de la valeur prédéterminée en deçà de laquelle elle doit se trouver, c'est une durée de cycle estimée qui est utilisée pour le repérage des positions relatives.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de mise à disposition comporte :
- une mémoire adapté à conservée d'une part un nombre de cycles de sommeil et, d'autre part, une position relative dans un cycle, et
- un moyen de commande de génération de rayons lumineux en regard des yeux de l'utilisateur, et - est adapté à déclencher la génération de rayons lumineux lorsque d'une part le nombre de cycles de sommeil conservé en mémoire a été effectué et, d'autre part, lorsque la position relative fournie par le moyen de filtrage est égale à la position relative conservée en mémoire.
Grâce à ces dispositions, la présente invention s'applique au réveille-matin et permet à l'utilisateur d'être réveillé à un moment favorable du cycle de sommeil, sans avoir à porter de capteur qui perturbe son sommeil. Selon d'autres caractéristiques, le moyen de mise à disposition comporte une mémoire adapté à conserver une position relative prédéterminée et est adapté à afficher une heure à laquelle ladite position relative conservée en mémoire sera atteinte.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté à détecter la survenance d'une position relative dite " de référence " dans le cycle, et à repérer les autres positions relatives par rapport à la dernière survenance de la position relative de référence.
Grâce à ces dispositions, lorsqu'une position relative est facile à déterminer, comme, par exemple le réveil au cours d'un cycle circadien, les autres positions sont repérées par rapport à cette position relative.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté à déterminer une fin de phase de sommeil paradoxal dans un cycle de sommeil. Grâce à ces dispositions, un moment bien adapté au réveil de l'utilisateur, est déterminé comme succédant à la fin de phase de sommeil paradoxal.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le moyen de filtrage est adapté
- à tester une première valeur de durée de cycle, dite période, en détectant des cycles de variation de ladite valeur, par exemple par autocorrélation ou par corrélation avec une fonction sinusoïdale sur une sinusoïde, et - si le nombre de cycles détectés, pendant une durée de référence donnée en prenant en compte ladite période est supérieur au ratio de la durée de référence sur ladite période, à tester une nouvelle durée de cycle plus courte
- si le nombre de cycles détectés, pendant une durée de référence donnée en prenant en compte ladite période est inférieur au ratio de la durée de référence sur ladite période, à tester une nouvelle durée de cycle plus longue, et ainsi de suite jusqu'à ce que le nombre de cycles détectés soit égal au dit ratio. Grâce à ces dispositions, une récurrence permet de déterminer la durée moyenne du cycle dans la durée de référence donnée (par exemple une durée d'éveil).
Selon des caractéristiques particulières, le capteur est incorporé dans un objet assurant une autre fonction permanente que celle de capture de ladite valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de 8 l'utilisateur, tel qu'un bijou, une montre, un oreiller, un lit, un détecteur de présence ou de détecteur de mouvement, un vêtement, des lunettes, un écouteur.
Grâce à ces dispositions, l'utilisateur n'est pas perturbé par la relation que son corps possède avec le dispositif objet de la présente invention. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise une méthode de mise à disposition d'un utilisateur d'information, caractérisée en ce qu'il comporte :
- une étape de capture d'une valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur,
- une étape de filtrage de la valeur captée au cours de l'étape de capture pour fournir une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle de ladite activité biologique non sensorielle, ledit cycle possédant une durée supérieure à une minute, et
- une étape de mise à disposition de l'utilisateur d'une information représentative de ladite position relative. Grâce à certaines des dispositions de la présente invention, l'utilisateur est informé de l'heure préférentielle pour entamer ou interrompre une période de sommeil. Il peut ainsi, selon des modes de réalisation particuliers de la présente invention, choisir la meilleur heure pour se coucher ou être éveillé à la meilleure heure pour se lever.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un capteur physiologique est adapté à détecter un paramètre de fonctionnement du système cardio-vasculaire.
Ainsi, les variations de rythme cardiaque ou de pression artérielle, ou les arythmies peuvent être utilisées pour détecter une extrémité de période d'activité. Selon des caractéristiques particulières, au moins un capteur physiologique est adapté à détecter un paramètre de fonctionnement respiratoire.
Ainsi, le rythme de la respiration, le flux respiratoire, la composition chimique du gaz expiré, la régularité de la respiration pourront être utilisés pour détecter une extrémité de période d'activité.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un capteur physiologique est adapté à détecter un paramètre de fonctionnement électrique cérébral.
Ainsi, les ondes électriques cérébrales pourront être utilisés pour détecter une extrémité de période d'activité, en particulier pendant une période de sommeil.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un capteur physiologique est adapté à détecter un paramètre de fonctionnement musculaire. Ainsi, l'activité électrique musculaire et les mouvements du corps pourront être utilisés pour détecter une extrémité de période d'activité, en particulier pendant une période de sommeil.
Selon des caractéristiques préférentielles, tout capteur en contact avec le corps de l'utilisateur est en contact sec avec le corps de l'utilisateur. Ainsi, l'utilisateur n'est gêné par aucun liquide ou aucun gel.
Selon un autre aspect, l'invention vise un article d'horlogerie, tel que montre ou réveil, caractérisé en ce qu'il incorpore au moins une partie d'un dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus.
Selon un autre aspect, la présente invention vise un oreiller, caractérisée en ce qu'il incorpore au moins une partie d'un dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus. 9
Selon un autre aspect, la présente invention vise une mémoire, amovible ou non, susceptible d'être lue par un système informatique ou par un microprocesseur et conservant des informations représentatives d'instructions d'un programme du moyen de traitement d'information, pour mettre en œuvre le dispositif ou la méthode exposés ci-dessus
L'inventeur a aussi découvert que les utilisateurs de montres et horloges, y compns celles qui sont intégrées à des ordinateurs, peuvent être intéressés à connaître des valeurs instantanées de leurs différentes capacités physiques ou psychologiques (leur vitesse de recherche, leur vitesse de raisonnement, leur vigilance, leur dextéπté, leur vigueur globale, leur sensation globale (de bien-être), leur taux de mélatonine (la sensation de devoir dormir)) qui correspondent à un moment particulier de la journée ou d'un autre cycle biologique
A cet effet, la présente invention vise, selon un autre aspect, un dispositif d'affichage de paramètres vaπables sur un cycle régulier, caractéπsé en ce qu'il comporte une mémoire de valeurs de chacun de ces paramètres, une horloge qui fournit une heure, un moyen de mise en relation de l'heure fournie par l'horloge avec au moins une valeur de paramètre et un moyen d'affichage d'au moins une valeur mise en relation avec l'heure fournie par l'horloge
La présente invention vise aussi une combinaison de ce dernier aspect avec chacun des autres aspects de l'invention, tels qu'exposés ci-dessus, combinaison dans laquelle l'horloge est remplacée par la position relative dans un cycle, cette position relative étant mise en relation avec au moins une valeur de paramètre affiché par le moyen d'affichage
D'autres avantages, buts et caractéπstiques de l'invention ressortiront de la descπption qui va suivre faite en regard des dessins annexés dans lesquels
- les figures 1A et 1B représentent respectivement des vues de dessus et de dessous, en perspective, d'un premier mode de réalisation du dispositif de la présente invention, incorporé dans une montre , - la figure 2 représente schématiquement un circuit électronique incorporé au dispositif illustré en figure 1 ,
- la figure 3 représente un organigramme de fonctionnement du circuit électronique illustré en figure 2 ,
- la figure 4 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif selon la présente invention, incorpore dans un oreiller et dans un réveil ,
- la figure 5 représente une vue de dessus, en perspective, d'un troisième mode de réalisation du dispositif de la présente invention, incorporé dans une montre ,
- la figure 6 représente une vue de dessus, en perspective, d'un quatπeme mode de réalisation du dispositif de la présente invention, incorporé dans une montre ,
- la figure 7 représente un algoπthme de fonctionnement des troisième et quatπème modes de réalisation de la présente invention, tels qu'illustrés en figures 5 et 6 , - la figure 8 représente un algoπthme de fonctionnement des quatre modes de réalisation de la présente invention, tels qu'illustrés en figures 1 à 6 ,
- la figure 9 représente un cinquième mode de réalisation de la présente invention ,
- la figure 10 représente un algoπthme de fonctionnement du cinquième mode de réalisation de la présente invention , et - les figures 11 A, 11 B et 11 C représentent des courbes de fréquences cardiaque en cours de traitement conformément à un mode de réalisation de la présente invention
Le premier mode de réalisation décπt et représenté en regard des figures 1 à 3, concerne un dispositif incorporé dans une montre destine a réveillé l'utilisateur à la fin d'un cycle de sommeil 10
En figure 1A sont représentes un boîtier de montre 101, de type connu, relié, par des attaches de bracelet 102, à un bracelet élastique (non représente) Les attaches de bracelet 102 sont adaptées à maintenir solidaires les extrémités du bracelet et le boîtier 101 Le boîtier 101 comporte un mécanisme qui met en mouvement, de manière classique, une aiguille des heures 103 et une aiguille des minutes 104 de telle manière que ces deux aiguilles indiquent conjointement l'heure instantanée dans un cadran de montre Deux générateurs sonores (ou transducteurs électroacoustiques) 105, de type connus dans le domaine des montres électroniques et des jeux électroniques, sont adaptés a émettre des sons audibles par l'utilisateur, au cours de son sommeil
Ils se trouvent sur la face supéπeure du boîtier 101 (figure 1A), de part et d'autre du cadran de la montre
Un afficheur 106, placé ICI sur le cadran de la montre, est adapté a afficher des symboles alphanumeπques pour représenter une heure (heure et minutes) de réveil maximal ou des instructions de programmation de fonctionnement
L'afficheur 106 est bien connu dans le domaine des montres a affichage digital, il est, par exemple, a cπstaux liquides Quatre touches d'un clavier 107 sont placées sur le pourtour du boîtier 101, de manière connue dans le domaine des montres électroniques
On observe, sur la face infeπeure du boîtier 101 (figure 1B), que celui-ci porte un capteur de pouls 109, un vibreur (ou transducteur électromécanique) 110 et, dans chacune des attaches de bracelet 102, un capteur piezo-electπque 108
Le boîtier 101 comporte un circuit électronique de filtrage illustré en figure 2, qui reçoit des signaux électπques de la part des capteurs 108 et 109 et de la part du clavier à touches 107 et émet des signaux electπques a destination de l'afficheur 106, des transducteurs électroacoustiques 105 et du vibreur 110 (en vue de la mise à disposition de l'utilisateur d'une information représentative d'une position relative, ou phase, dans un cycle biologique)
Ce circuit est organise autour d'un bus 209 et comporte, reliés a ce bus, le pilote (en anglais " dπver ") de l'afficheur 106, une unité centrale 206, une mémoire morte 205, une mémoire vive 204, le clavier à touches 107, le capteur de pouls 109, le vibreur 110, les transducteurs électroacoustiques 105, un capteur de mouvements 201 et les cπstaux piézoélectriques 108 Le bus 209 est constitue de lignes electπques II véhicule des signaux d'une horloge (non représentée) pour synchroniser le fonctionnement de tous les composants électronique L'unité centrale 206, la mémoire morte 205 et la mémoire vive 204 sont préférentiellement incorpores dans un circuit intégre unique, appelé microcontrôleur Dans un but explicatif, ils sont considérés comme séparés dans la descπption de la figure 2 De même, les moyens et les fonctions permettant l'affichage de l'heure instantanée, par l'intermédiaire des aiguilles 103 et 104 ne sont pas représentés ICI, car ils sont bien connus de l'homme du métier de l'horlogeπe
Le clavier à touches 107 permet à l'utilisateur de régler sa montre, de la mettre à l'heure, de choisir un mode de fonctionnement, de choisir une heure de réveil maximale (voir figure 3) ou un nombre de cycles, selon des techniques connues
Le capteur de pouls 109 est adapté a détecter au moins la moitié des battements du cœur de l'utilisateur Dans une première vaπante, le capteur de pouls 109 est un capteur de mouvements radiaux, par rapport a l'axe du bras qui porte la montre du premier mode de réalisation de l'invention (c'est-a-dire de mouvements verticaux, sur les figures 1 A et 1 B) Il est alors constituer d'un capteur de mouvement ou d'accélération, par exemple a cπstal piezo-electπque
Dans une deuxième vaπante, le capteur de pouls 109 est un capteur sonore qui reçoit les sons provoques par le passage du sang dans les vaisseaux sanguins, a proximité de la montre Ces sons peuvent aussi bien être infrasonores 11 (de l'ordre de 1 Hertz) puisque cette fréquence correspond au rythme cardiaque au repos, sonores, ou ultrasonores, puisque le déplacement du sang dans les vaisseaux sanguins provoque des ondes sonores d'écoulement
Dans une troisième vaπante, le capteur de pouls 109 est un capteur électπque adapté à percevoir les signaux électπques émis à chaque pulsation du coeur, selon les techniques connues en électrocardiographie ou dans les systèmes de surveillance cardiaque au cours d'efforts sportifs (vélos d'intéπeur, course à pied, ) En outre, ce capteur est adapté à capter l'activité électπque des muscles ou celle du cerveau, ces trois activités electπques (cardiaque, musculaire et cervicale) présentant les mêmes vaπations générales au cours des cycles de sommeil
Dans une quatπème vaπante, le capteur de pouls 109 reçoit les signaux des cπstaux piézo-électπques 108, qui représentent la tension du bracelet élastique qui enserrent le poignet qui porte la montre Selon cette vaπante, au moment de la pose de la montre, l'utilisateur assure que le bracelet enserre le poignet
Dans un cinquième vaπante, le capteur de pouls 109 est un capteur thermique qui capte la température du sang dans au moins un vaisseau sanguin du poignet Pour la réalisation de cette cinquième vaπante, l'homme du métier pourra se référer aux montres de marque déposée " CASIO " portant les mentions " exercise puise monitor " (pour " affichage de pouls au cours d'exercices ") et qui portent un capteur thermique en face avant et un afficheur à cπstaux liquides adapté à afficher le pouls
Dans un sixième vaπante, le capteur de pouls 109 est identique a celui des tensiomètres à poignets de type connu
Dans tous les cas, le capteur de pouls extrait, à partir des signaux qu'il reçoit, les signaux de basse fréquence (de l'ordre du hertz), qui correspondent aux pulsations cardiaques) et transmet un signal à l'unité centrale 206 a chaque détection d'une pulsation cardiaque L'unité centrale analyse les signaux de pulsation reçus du capteur de pouls 109 et les traitent pour, d'une part, éliminer les signaux parasites (dus, par exemple aux mouvements de l'utilisateur), et, d'autre part, restaurer les signaux manquants (trop faibles pour avoir été détectés) Ces traitements, sont effectues en tenant compte du nombre de signaux d'horloges qui ont séparé les signaux de pulsation cardiaque et sur le fait que les pulsations cardiaques sont généralement régulières, c'est-à-dire que les durées successives qui séparent les pulsations cardiaques successives ne vaπent pas de plus de cinquante pour-cent
Ces traitements sont de type connu dans l'extraction et la reconstitution de signaux dans une plage de fréquences connue, d'un ensemble de signaux
Le capteur de mouvements 201 est adapté à détecter des mouvements du poignet de l'utilisateur. Il peut être constitué du capteur de pouls exposé ci-dessus, dont les signaux sont représentatifs de mouvements mais doivent être traites en tenant compte du fait que les mouvements provoquent des signaux " parasites " de forte intensité et de faible régulante, par rapport aux signaux cardiaques Le capteur de mouvement 201 peut aussi être constitué de cπstaux piezo- électπques connus dans le domaine des accéléromètres
Selon une vaπante, le capteur de mouvement 201 est similaire aux capteurs de mouvements d'actimetres ou d'acttgraphes Enfin, les cπstaux piézo-électπques 108 permettent de constituer un capteur de pression artéπelle, puisque la tension du signal en sortie de ces cπstaux est représentative de la tension sur le bracelet élastique de la montre
Le vibreur 110 est de type connu dans le domaine des téléphones mobiles, et des récepteurs de messages radiodiffusés connus sous le nom de " pageurs " Il est adapte à émettre une vibration perceptible par l'utilisateur, lorsque le vibreur est au contact de la peau de l'utilisateur, en réponse à un signal de commande alternatif 12
On observe ici que le capteur de pouls 109, le capteur de mouvements et le capteur de pression arteπelle peuvent être confondus et utiliser différents paramètres des mêmes signaux (sonores, electπques, dynamiques)
Si l'on se réfère au livre " te sommeil et le rêve ", de M Pierre MAGNIN, paru aux Presses Universitaires de France, on apprend que - " la période d'endormissement peut vaner de quelques minutes a quelques heures Le sommeil [paradoxal] apparaît en générale, après 1 h 30 de sommeil vrai Puis les épisodes de sommeil profond (SLP) se réduisent, tandis que s 'accroît la durée des phases de [sommeil paradoxal] a mesure de l'avancement de la nuit En effet, la succession des phases de [sommeil paradoxal] ef de [sommeil profond] se développe suivant une penodicite a rythme vanable La phase [de sommeil profond] la plus longue intervient avant le premier passage de [sommeil paradoxal] " (p 38), et - " Quand les phases de [sommeil paradoxal] s'approchent du réveil, on remarque une synergie de manifestations au cours de ces phases entre la température qui s'eleve ( ) et les accélérations respiratoires et cardiaques " (P 57)
- " Le [sommeil paradoxal] est en fait un sommeil très profond Durant ses manifestations, le sujet est pratiquement refractaire a tous stimuli d'éveil Son interruption est dommageable pour la qualité globale du sommeil et pour la santé " (p 95)
Ainsi, selon l'invention, lorsqu'elle est appliquée a la gestion du sommeil, par contrôle de l'heure de réveil, on tente de réveiller le dormeur selon les deux contraintes suivantes
- d'une part, avant l'heure maximale de réveil qu'il fixe, par l'intermédiaire du clavier a touches 107 et de l'afficheur 106 et - d'autre part, au début d'un cycle de sommeil, c'est-à-dire après la fin d'une peπode sommeil paradoxal
A cet effet, l'unité centrale 206 met en œuvre un logiciel dont un organigramme simplifie est illustre en figure 3
La mémoire morte 204 conserve les instructions de ce programme, dans un registre " program " et les constantes mises en œuvre par ce programme La mémoire vive 205 conserve, dans des registres qui, par commodité, portent les mêmes noms que les vaπables dont ils conservent la valeur
- la valeur de l'heure maximale de réveil, dans le registre " max_hour" ,
- la valeur de l'heure instantanée, dans le registre " ιnst_hour" ,
- les valeurs des heures de début de cycle de sommeil, dans un registre " cycljiours " , - les cinq dernières valeurs de durées de cycles de sommeil, dans un registre ' cycl_dur" , et
- les valeurs des moyennes des paramètres physiologiques, sur une peπode quelques minutes, dans des registres " physjparam "
On observe ICI que les registres de mémoire considères peuvent aussi bien avoir une capacité limitée a une information binaire, qu'un capacité suffisante pour contenir un tableau de plusieurs milliers de valeurs, pour chaque paramètre physiologique
En figure 3, on observe d'abord une opération 301 d'initialisation du dispositif, et, en particulier de ses fonctions de montre classique (réglage de l'année, du mois, du jour, de l'heure, de la minute, de la seconde instantanée), selon des techniques connues selon lesquelles l'utilisateur met en oeuvre le clavier a touches 107, l'afficheur 106 et les aiguilles 103 et 104 13
L'opération 301 suit, en fait, la mise en place de piles dans la montre. Au cours de l'opération 301, les registres de la mémoire vive 204 sont tous initialisés à la valeur zéro, à l'exception du registre " instjiour" qui contient, en permanence, l'heure instantanée.
Au cours de l'opération 301, l'utilisateur est invité à fournir la durée de ses cycles de sommeil, s'il la connaît. La valeur de cette durée est mise en mémoire dans le registre " cycljdur". Le registre " cycl_dur" fonctionne en " premier entré, premier sorti " et ne conserve que les cinq dernières valeurs qu'il reçoit. Par défaut, la durée du cycle de sommeil de l'utilisateur est considérée comme égale à 80 minutes.
Ensuite, au cours d'une opération 302, l'utilisateur choisit une heure maximale de réveil, c'est-à-dire l'heure à laquelle il veut être sûr d'être réveillé. A cet effet, il utilise le clavier à touches 107 et l'afficheur 106, selon des techniques connues dans la programmation de montres possédant des fonctions d'alarme. Lorsque l'heure de réveil ne permet pas le déroulement d'un cycle complet, c'est-à-dire lorsque la différence entre l'heure instantanée, conservée dans le registre
" instjiour" et l'heure maximale de réveil, conservée dans le registre " maxjour" est inférieure à la valeur conservée dans le registre " cycl-dur", l'utilisateur est informé qu'il sera réveillé à l'heure maximale de réveil, par l'intermédiaire du vibreur 110 et de l'afficheur 106. Dans ce cas, le fonctionnement est identique à celui d'une montre avec réveil de type connu. Sinon, l'utilisateur est avertit qu'il doit, pour un bon fonctionnement du dispositif se coucher immédiatement, puis, toujours au cours de l'opération 302, le dispositif analyse chaque paramètre pour déterminer un instant d'endormissement. Par exemple, il détecte l'endormissement lorsque le pouls chute, en moyenne, sur soixante minutes successives, de douze pour-cent, par rapport aux soixante minutes précédentes et/ou lorsque le nombre de mouvements moyen sur une durée de soixante minutes, chute d'au moins quatre-vingt-dix pour-cent par rapport aux soixante minutes précédentes et/ou, la tension artérielle chute, dans les mêmes conditions, de cinq pour-cent. Les durées d'analyse et les taux variations utilisés pour chaque paramètres pourront être ajustés à l'analyse des fonctions temporelles des valeurs des paramètres.
Le début d'une durée dite de référence est constituée par le début de la période de 60 minutes correspondant au début d'endormissement, et, à défaut, si aucun endormissement n'est détecté au cours des deux premières heures après le début de l'opération 302, au début de l'opération 302.
Puis, au cours d'une opération 303, l'unité centrale 206 reçoit des signaux en provenance du capteur de pouls 109, du capteur de tension artérielle 108 et du capteur de mouvement 201 et les traite pour :
- éliminer les signaux parasites,
- restaurer les signaux manquants, - déterminer une valeur de chaque paramètre physiologique, moyennée sur chaque minute de la nuit.
Pour chacun des paramètres physiologiques (ici le pouls, la pression artérielle et l'activité musculaire du bras portant le dispositif), l'unité centrale 206 place, dans le registre " phys_param ", les résultats de ces traitements, à la fin de chaque minute écoulée. Le registre " phys_param " fonctionne, à cet effet, comme une mémoire " premier entré, premier sorti " et ne conserve que les valeurs correspondant aux dix dernières heures. Au cours d'une opération 304, l'unité centrale 206 détermine la fin d'un cycle, c'est-à-dire la fin d'une période de veille ou d'une période de sommeil paradoxal, en déterminant la survenance d'une phase de réduction de la fréquence des pulsations cardiaques, d'une phase de réduction de la valeur de la pression artérielle et d'une phase de réduction du nombre de mouvements musculaires. 14
A cet effet, l'unité centrale 206 effectue un filtrage et une recherche de durée de cycle de la manière suivante :
- l'unité centrale 206 teste une première valeur de durée de cycle, dite période, égale à la durée de cycle conservée dans le registre " cycle_dur", en effectuant le produit de la fonction temporelle de chaque paramètre par une sinusoïde de période égale à la durée du cycle considérée, en effectuant le produit de la fonction résultante, pour chaque paramètre, par une même sinusoïde, et en répétant l'opération autant de fois que la durée considérée se trouve dans la durée de référence courant depuis le début de cette durée, définie au cours de l'opération 302, et jusqu'à l'heure à laquelle est effectuée l'opération 304 considérée, et
- si le nombre de cycles détectés sur la fonction temporelle résultante, pendant la durée de référence est supérieur au ratio de la durée de référence sur la durée de cycle testée, à mettre, dans le registre " cycle _dur", à la place de la durée testée, une nouvelle durée de cycle plus courte, par exemple d'une minute, à cette durée testée,
- si le nombre de cycles détectés sur la fonction temporelle résultante, pendant la durée de référence est inférieur au ratio de la durée de référence sur la durée de cycle testée, à mettre, dans le registre " cycle _dur", à la place de la durée testée, une nouvelle durée de cycle plus longue, par exemple d'une minute, à cette durée testée, et à répéter ces opérations jusqu'à ce que le nombre de cycles détectés soit égal au dit ratio, avec une précision d'une minute sur la durée du cycle.
Selon une variante, l'unité centrale 206 recherche la durée de cycle en effectuant une autocorrélation sur la fonction temporelle représentant chaque paramètre analysé, en prenant en compte toutes les durées de cycles possibles, minute par minute, entre soixante et cent minutes, et en utilisant cette durée comme décalage d'autocorrélation, en répétant éventuellement cette autocorrélation autant de fois qu'il y a le cycle étudié dans la période de référence, et en recherchant la durée de cycle présentant le plus grand facteur d'autocorrélation, selon des techniques connues en analyse du signal.
Si un la durée d'un cycle a été mesurée en mettant en œuvre un autocorrélation, le début de cycle de sommeil est considéré comme étant un sixième de cycle avant la position, dans un cycle, pour laquelle, après un maximum de sa moyenne sur une durée égale à un tiers du cycle, la fonction autocorrélée présente, pour la première fois, une moyenne, sur un tiers du cycle, égale à sa moyenne sur l'ensemble du cycle.
Si la durée d'un cycle a été mesurée en mettant en œuvre une ou plusieurs sinusoïdes (chaque sinusoïde partant de zéro, étant d'abord positive, puis négative puis retournant à zéro) le début du cycle est considéré comme étant un sixième de cycle avant la position, dans un cycle, pour laquelle, après un maximum de sa moyenne, sur une durée égale à un tiers du cycle, la fonction corrélée présente, pour la première fois, une moyenne, sur un tiers du cycle, égale à sa moyenne sur l'ensemble du cycle.
Si aucun cycle n'a été détecté, l'unité centrale 206 analyse les valeurs des paramètres physiologiques et détermine qu'une phase de sommeil paradoxal est achevée lorsque, après que au moins deux des paramètres physiologiques aient dépassé la valeur moyenne de ces paramètres, prise sur les cent dix minutes précédentes, et ce pendant une durée D1 d'au moins dix minutes (sommeil paradoxal), deux au moins des paramètres physiologiques prennent une valeur inférieure à la moyenne des mêmes paramètres, prise sur la dernière période de deux fois la durée D1, et ce pendant une durée D2 supérieure à cinq minutes (sommeil léger ou profond). Par exemple, le tableau ci-dessous, qui présente successivement les valeurs des paramètres physiologiques moyennées sur les cent dix dernières minutes et les valeurs mesurées pendant une minute, 15 pouls pression artérielle mouvements phase détectée
moyennes des cent dix dernières minutes
56 10 D2 valeurs successives pour les minutes suivantes
55 10 1 D2 55 10 2 D2 57 10 1 D2 58 10 3 D2 60 10.5 5 D1 62 10.5 7 D1 65 10.5 4 D1 65 11 6 D1 70 11 12 D1 63 11 15 D1 66 11 10 D1 60 10 3 X 58 10 8 D2 55 10 2 D2 55 10.5 2 D2 54 10 2 D2 55 10 2 D2 56 10 2 D2
correspond à une phase de sommeil paradoxal suivie de six minutes de sommeil léger ou profond.
Dans ce dernier cas, lorsque aucun cycle n'a été détecté, par corrélation ou par autocorrélation, au cours de l'opération 304, l'unité centrale 206 effectue successivement :
- la détection du dépassement par chaque valeur moyenne d'un paramètre physiologique, au cours de la dernière minute (valeur conservée dans le registre " phys_param " ) de la valeur moyenne au cours des 110 dernières minutes (valeur calculée à partir des valeurs conservées dans le registre " phys_param " ) ;
- le décompte du nombre de minutes de tels dépassements successifs pour au moins deux paramètres ;
- si ce dernier décompte, D1, est supérieur à 3 minutes, la détection du dépassement par chaque valeur moyenne d'un paramètre physiologique, au cours de deux fois D1 de minutes, (valeur calculée à partir des valeurs conservées dans le registre " phys _param ") de la valeur moyenne au cours de la demière minute (valeur conservée dans le registre " phys_param " ) ;
- le décompte du nombre de minutes de tels dépassements successifs pour au moins deux paramètres ;
- si ce dernier décompte, D2, est supérieur à 5 minutes, la mémorisation de l'heure de fin de cycle, heure instantanée, dans le registre " cycljour". 16
Le registre " cycljour" fonctionne comme un registre " premier entré, premier sorti " et conserve donc seulement les deux dernières heures de début de cycle.
A la fin de l'opération 304, l'unité centrale 206 ajoute la valeur de la demière durée de cycle, dans le registre " cycljSur". Au cours d'un test 305, l'unité centrale détermine si le prochain début de cycle se trouve après l'heure maximale de réveil (conservée dans le registre " maxjour" de la mémoire vive 204), ou non.
A cet effet, l'unité centrale 206 additionne à la demière heure de début de cycle détectée au cours de l'opération 304 précédente, la valeur moyennes des valeurs non nulles de durées de cycles, conservées dans le registre " cycl_dur" et détermine si la somme ainsi calculée est supérieure ou non à l'heure conservée dans le registre " maxjour". Lorsque le résultat du test 305 est négatif, les opérations 303 et 304 sont réitérées. Lorsque le résultat du test 305 est positif, au cours d'une opération 306, l'unité centrale 206 commande le fonctionnement du vibreur 110, puis, lorsque l'utilisateur n'a pas réagit à la fin d'une période trente secondes, l'unité centrale 206 commande le fonctionnement des générateurs sonores 105, jusqu'à ce que l'utilisateur actionne l'une des touches 107.
Ensuite, les opérations et test 302 à 306 sont réitérées. Le circuit de filtrage traite donc la valeur captée par chaque capteur et fournit une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle d'une activité biologique non sensorielle, ledit cycle possédant une durée supérieure à une minute.
Selon une variante, lorsque l'utilisateur est réveillé par le dispositif, c'est-à-dire au moment où il actionne le clavier 107, à la fin de l'opération 306, l'afficheur 106 est commandé par l'unité centrale 206 pour afficher la prochaine heure de réveil proposée, c'est-à-dire la prochaine fin de cycle prévue, si l'utilisateur poursuit son sommeil. Si l'utilisateur poursuit alors son sommeil, l'unité centrale 206 provoque, à nouveau, un réveil au début du cycle suivant.
En figure 4 sont représentés un oreiller 401, entouré d'une taie d'oreiller 402, comportant un capteur 403 de la pression dans l'oreiller, un circuit électronique 409 comportant un émetteur acoustique 410 (pour la mise à disposition de l'utilisateur d'une information représentative d'une position relative ou phase dans le cycle de sommeil) et un émetteur/récepteur 404. Par ailleurs, un réveil 405 comporte un émetteur/récepteur 406, une sonnerie 407 et un circuit électronique 408 de filtrage.
L'oreiller 401 est un oreiller pneumatique. Le capteur de pression 403 est un microphone acoustique. Par exemple la membrane du microphone sépare une chambre fermée et le reste de l'oreiller. L'émetteur/récepteur 404 est adapté à émettre à faible distance un signal perceptible par l'émetteur/récepteur 406, adapté à cet effet, et vice-versa. Par exemple, l'émetteur est un émetteur hertzien ou ultrasonore.
Le réveil 405 comporte un clavier 411, un afficheur 412 et au moins un transducteur électroacoustique 407 destiné à émettre une sonnerie de réveil. Le circuit 408, qui est relié à tous les composants électriques du réveil 405, fonctionne comme le circuit du premier mode de réalisation, avec des signaux qu'il reçoit de l'émetteur/récepteur 406. Il retourne les signaux de réveil d'abord au circuit 409 et celui-ci commande l'émission de sons à l'intérieur même de l'oreiller, par l'émetteur acoustique 410, puis, après une première période, si l'utilisateur n'a pas utilisé le clavier du réveil, le circuit 408 déclenche la sonnerie 407.
On observe que, dans ce deuxième mode de réalisation, le capteur acoustique permet de capter les fréquences sonores cardiaques, les mouvements de la tête et les mouvements respiratoires. 17
En variante, l'oreiller n'est pas pneumatique mais le capteur 403 capte le son provoqué par le frottement de la tête et des bras sur la taie d'oreiller 402.
En variante, un capteur de champ électrique est adjoint au capteur acoustique 403, pour capter les ondes électriques émises par le cerveau, au cours du sommeil, selon des techniques connues pour la mise en oeuvre d'électroencéphalogrammes mais avec une sensibilité accrue et une taie d'oreiller conductrice de signaux électriques et reliée au capteur de champ électrique. Ces ondes électriques, bien connues, sont filtrées, discriminées et analysées selon des techniques de traitement du signal bien connues et qui ne sont pas détaillées ici (on pourra se référer au livre de Pierre Magnin mentionné ci-dessus pour connaître le détail de ces différentes ondes et leurs correspondances avec les différentes phases de sommeil). Dans cette variante, non représentée, le capteur est ainsi adapté à fournir une valeur représentative d'une activité électrique du corps de l'utilisateur sans contact bilatéral avec la tête de l'utilisateur.
En variante non représentée, au moins un des capteurs mentionnés en regard de la figure 4 est inséré dans le matelas du lit de l'utilisateur, à une place occupée par celui-ci.
En variante non représentée, un capteur d'ondes électriques est inséré dans le réveil matin et capte les ondes cérébrales mentionnées ci-dessus, à distance, sans qu'il ne soit nécessaire qu'un capteur se trouve au contact de l'utilisateur.
En variante non représentée, au moins un capteur mesure la tension sur le drap du lit ou sur la taie d'oreiller.
De la même manière, le dispositif de l'invention s'applique à la gestion de l'heure de coucher ou d'endormissement, les cycles diurnes étant détectés de la même manière que les cycles de sommeil.
Pour chacun des deux premiers modes de réalisation, la position dans le cycle, les informations d'extrémité préférentielle de période d'activité, sont affichées sur l'afficheur, sous forme de pourcentage de cycle déjà écoulé et une position relative dans le cycle, comme le passage au début et au milieu de chaque cycle, donne lieu à l'émission d'un signal sonore et/ou d'une vibration.
La figure 5 représente une vue de dessus, en perspective, d'un troisième mode de réalisation du dispositif de la présente invention, incorporé dans une montre. Ce mode de réalisation de la présente invention comporte tous les éléments d'un tensiomètre 500 adapté à être porté au poignet en permanence, auxquels sont ajoutés une mémoire 501 conservant un programme de fonctionnement et un moyen d'affichage de position relative dans un cycle biologique 502 constitué ici, d'une part, d'un afficheur alphanumérique à quatre caractères (ou " digits ") et, d'autre part, d'une aiguille supplémentaire partiellement transparente.
En mémoire sont ajoutés deux programmes, par rapport à ceux qui font fonctionner la montre de manière connue. Le premier programme commande la mesure du pouls et/ou de la tension artérielle, à intervalles de temps réguliers, par exemple quatre fois par minute. Ce programme écrit en mémoire vive les résultats de ces mesures.
Le deuxième programme est un programme d'analyse fréquentielle des variations du pouls et/ou de la tension artérielle (haute, moyenne ou basse) adapté à détecter des périodes de variation du pouls et/ou de la tension artérielle supérieures à une minute et inférieure à douze heures. Préférentiellement, ce programme détecte des périodes entre 10 et 200 minutes, d'une part, et la phase, ou position relative, dans ces périodes, dans laquelle se trouve instantanément, la ou les mesures effectuées.
La mise en œuvre de ce programme effectue un filtrage de la valeur captée par chaque capteur et fournit une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle d'une activité biologique non sensorielle, ledit cycle possédant une durée supérieure à une minute. 18 Le moyen d'affichage comporte au moins une zone d'affichage de la position relative immédiate dans un cycle détecté par le moyen d'analyse fréquentielle. Dans le mode de réalisation décrit en regard de la figure 5, la position relative immédiate est représentée, d'une part, par un pourcentage dans le cycle en cours, sur les quatre caractères du moyen d'affichage 502 et, d'autre part, par la position de l'aiguille du moyen d'affichage 502, ce pourcentage et cette position étant par exemple au plus bas (0 % et position de l'aiguille à six heures) lorsque la phase correspond à un angle de moins 90 degrés (le bas des courbes illustrées en figure 11C).
La figure 6 représente une vue de dessus, en perspective, d'un quatrième mode de réalisation du dispositif de la présente invention, incorporé dans une montre. Ce mode de réalisation de la présente invention comporte tous les éléments d'un actimètre 600 adapté à être porté au poignet en permanence, auxquels sont ajoutés une mémoire de programme 601 de fonctionnement et un moyen d'affichage de position relative dans un cycle biologique 602, de même type que le moyen d'affichage 502.
En mémoire sont prévus deux programmes, en plus de ceux qui assurent le fonctionnement de la montre. Le premier programme commande la mesure de l'activité motrice (représentée par un nombre de mouvements du poignets), à intervalles de temps réguliers, par exemple quatre fois par minute, chaque valeur captée étant un nombre totale de mouvement effectués pendant cet intervalle de temps. Ce programme écrit en mémoire les résultats de ces mesures.
Le deuxième programme est un programme d'analyse fréquentielle des variations du pouls et/ou de la tension artérielle (en particulier la pression systolique) adapté à détecter des périodes de variation de l'activité motrice supérieures à une minute et inférieure à douze heures. Préférentiellement, ce programme détecte des périodes entre 10 et 200 minutes, d'une part, et la phase, dans ces périodes, dans laquelle se trouve instantanément, la mesure effectuée. La mise en œuvre de ce programme effectue un filtrage de la valeur captée par chaque capteur et fournit une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle d'une activité biologique non sensorielle, ledit cycle possédant une durée supérieure à une minute.
Le moyen d'affichage comporte au moins une zone d'affichage de la position relative, ou phase, immédiate dans un cycle détecté par le moyen d'analyse fréquentielle. On observe ici qu'un moyen de réaliser un actimètre est donné en modifiant une montre dite " automatique ", c'est-à-dire dont un ressort est remonté par le mouvement du poignet, ledit ressort étant monté sur un arbre relié à un cristal piézoélectrique de telle manière que la tension du ressort soit représentée par la tension (le voltage) aux bornes du cristal piézoélectrique et entraînant les aiguilles de montre de telle manière que le ressort se détende en une durée inférieure à celle du cycle considéré. Le signal à la sortie du cristal piézoélectrique est alors celui qui sert pour la mesure de la moyenne de l'activité sur la période de détente du ressort.
Selon une variante, l'aiguille du moyen d'affichage 602 est reliée à la sortie du ressort et la position de l'aiguille tourne dans le sens trigonométrique à chaque mouvement d'intensité suffisante pour remonter le ressort et dans le sens des aiguilles d'une montre, entre deux mouvements. Les angles de rotation dans chaque sens sont prévus pour que dans un cycle donné, par exemple un jour, en partant de la position à quatre heures, au réveil, l'aiguille se déplace au cours de la journée vers la position à huit heures, en passant par la position à midi et ne retourne à la position à quatre heure qu'au cours de la nuit suivante. Selon cette variante, la position de l'aiguille représente le potentiel d'activité normale restant disponible pour l'utilisateur. Ce potentiel remonte (dans le sens des aiguilles d'une montre), à chaque fois que l'utilisateur se repose. 19
Dans cette variante, un moyen de réglage de l'angle de rotation de l'aiguille correspondant à chaque mouvement est prévu pour s'adapter à l'activité de l'utilisateur. Selon une variante, cet angle varie et devient de plus en plus faible pendant que l'aiguille s'approche de la position à huit heures qui correspond au potentiel minimal. Cette dernière caractéristique peut être obtenue en utilisant un ressort de rappel qui tire l'aiguille du moyen d'affichage 602 vers la position à quatre heures, alors que le ressort qui est remonté par les mouvements du bras tire cette même aiguille vers la position à huit heures et se détend progressivement pendant que le temps passe, en étant lié à son autre extrémité, par exemple, à une des aiguilles qui indiquent l'heure. On observe ici que le ressort en question n'entraîne pas nécessairement le mouvement d'horloge qui indique l'heure.
Dans ce mode de réalisation : - un capteur d'une valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur est constitué par le mécanisme de remontée de ressort similaire à celui d'une montre dite " automatique ",
- un moyen de filtrage de la valeur captée par ledit capteur est constitué du ressort de rappel et de la détente spontanée du ressort de montre automatique; ce moyen de filtrage fournit une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle de ladite activité biologique non sensorielle, ledit cycle possédant une durée de une joumée, et
- un moyen de mise à disposition de l'utilisateur d'une information représentative de ladite position relative constitué par l'aiguille mobile entre deux positions extrêmes.
Selon un autre mode de réalisation (non représenté), trois masselottes sont positionnées, chacune, à l'extrémité d'un bilame piézo-électrique, les trois bilames étant orientés selon trois axes perpendiculaires. Les tensions électriques en sortie de ces bilames sont fournies à un convertisseur analogique numérique ou à l'entrée d'un signal binaire, de telle manière qu'un mouvement du poignet correspondant, par exemple, à la frappe d'une touche d'ordinateur, soit détectée comme une tension non nulle.
Dans chacun des quatre modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 6, l'utilisateur peut programmer :
- soit une heure limite de réveil, avant laquelle il veut être réveillé, - soit un nombre de cycles de sommeil dont il souhaite bénéficier,
- soit encore une simple visualisation de la phase instantanée dans le cycle en cours, sans souhaiter être réveillé.
A cet effet, l'utilisateur met en œuvre les touches de clavier 107 et suit des instructions sur l'afficheur (par exemple 106, 502 ou 602).
En figure 7 est représenté un algorithme de fonctionnement des troisième et quatrième mode de réalisation. A la suite d'une opération d'initialisation 700, par exemple déclenchée par appui, par l'utilisateur, sur une touche particulière du dispositif, ou par la détection de valeurs de la grandeur physique considérée (par exemple le pouls, la tension ou l'activité motrice) qui ne correspondent pas à la période de sommeil (voir test 706 ci-dessous), l'unité centrale du dispositif effectue une mesure 701 de la grandeur physique.
Puis, au cours d'une opération 702, l'unité centrale effectue une lecture en mémoire : . de la valeur moyenne de la grandeur physique au cours de la même heure de la journée précédente,
. de la période principale détectée au cours de la journée précédente, selon le moment de la joumée (éveil, de 10 heures du matin à 10 heures du soir et sommeil, détectée par les très faibles variations des valeurs de la grandeur physique considérée), et 20 du taux de fiabilité moyen observe pendant cette peπode, c'est-a-dire de l'amplitude moyenne des crêtes de l'analyse fréquentielle (voir opération 703)
Ensuite, au cours d'une opération 703, l'unité centrale effectue une analyse fréquentielle des résultats des mesures déjà effectuées au cours d opérations 701 en tenant compte de la valeur moyenne, d'une part et de la peπode lue, d'autre part
Cette analyse fréquentielle fournit trois données un taux de fiabilité des autres résultats de l'analyse (taux qui dépend du nombre de mesures déjà effectuées depuis l'initialisation 700, et de la valeur crête moyenne déjà observée depuis l'initialisation 700) une peπode (durée de cycle) pπncipale mesurée depuis l'initialisation, et la phase instantanée dans le cycle de vaπation de la grandeur physique considérée qui présente ladite peπode
Au cours d'une opération 704, l'unité centrale commande le moyen d affichage pour qu'il affiche une information représentative de la phase instantanée, par exemple en positionnant une aiguille (502 ou 602 dans les modes de réalisation illustres en figures 5 et 6) dediee a cet effet, dans un cadran de montre Au cours d'un test 705, l'unité centrale détermine si le dispositif est porte par l'utilisateur ou non, en déterminant si des mesures de la grandeur physique sont possibles, ou non (les valeurs nulles du pouls ou de la tension arteπelle ou la valeur nulle de l'activité pendant une peπode de plus de 30 minutes indiquant, par exemple, l'arrêt du port du dispositif par l'utilisateur)
Lorsque le résultat du test 705 est négatif (le dispositif n'est pas porte), l'unité centrale détermine a quelle heure, en moyenne, l'utilisateur s'est endormi au cours de la dernière semaine et l'affichage de la phase est poursuivi au cours d'une opération 710 Pour cet affichage, l'unité centrale tient compte de l'heure instantanée par rapport a l'heure d endormissement moyenne, de la dernière valeur de la peπode du cycle considère, avant l'heure d'endormissement moyenne, et après l'heure moyenne d'endormissement, de la valeur moyenne de la durée du cycle de sommeil conservée en mémoire, en considérant que la phase évolue régulièrement dans les cycles diurnes et nocturnes Ainsi, avant l'heure moyenne d'endormissement, la phase affichée est la poursuite de l'évolution régulière de la phase diurne alors qu'après cette heure moyenne, la phase repart a sa valeur maximale puis évolue régulièrement avec une peπode cyclique égale a la peπode d'évolution nocturne conservée en mémoire Apres chaque opération de pilotage des moyens d'affichage (502 ou 602, par exemple), qui dure quelques fractions de secondes, l'opération 705 est réitérée
Lorsque le résultat du test 705 est positif au cours d un test 706, l'unité centrale détermine si l'utilisateur sommeille, ou non, en fonction des demieres valeurs de la grandeur physique considérée Lorsque le résultat du test 706 est négatif, l'opération 701 est réitérée Lorsque le résultat du test 706 est positif, au cours d'un test 707, l'unité centrale détermine si une heure de réveil programmée est amvee ou non, ladite heure de réveil programmée étant une heure choisie par l'utilisateur parmi différentes heures qui correspondent a des cycles de sommeil et qui sont proposées par le dispositif, comgee pour correspondre a la fin d'un cycle de sommeil effectif
Lorsque le résultat du test 707 est positif, une sonneπe est déclenchée pendant trente secondes au cours d'une opération 708 A la fin de l'opération 708 ou lorsque le résultat du test 707 est négatif, au cours d'une opération 709 - l'heure d'endormissement est placée en mémoire, 21
- la valeur moyenne du cycle diume est placée en mémoire, le contenu du test 706 est modifié de telle manière que les sorties de ce test soient inversées et
- l'opération 700 est réitérée.
Lorsque le résultat du test 706 suivant est positif, lorsque l'utilisateur s'est réveillé, à une heure correspondant à une durée de sommeil normale pour cet utilisateur :
- l'heure de réveil est placée en mémoire,
- la valeur moyenne du cycle nocturne est placée en mémoire, le contenu du test 706 est modifié de telle manière que les sorties de ce test soient inversées, et
- l'opération 700 est réitérée. Et ainsi de suite.
- la figure 8 représente un algorithme de fonctionnement des quatre modes de réalisation de la présente invention, tels qu'illustrés en figures 1 à 6.
En figure 8, on observe que, à la suite de la programmation d'un nombre de cycles de sommeil ou d'une heure de réveil limite, opération 801, l'unité centrale procède à une analyse fréquentielle (voir figures 11A à 11C), opération 802.
Ensuite, l'unité centrale procède à la détermination de l'endormissement (voir figure 11D), opération 803. Lorsque l'heure d'endormissement est détectée, et que la période du cycle de sommeil est déterminée, l'unité centrale procède, au cours d'une opération 804, à la détermination de l'heure de réveil et du nombre de cycle de sommeil à observer :
- en ajoutant le produit du nombre de cycle programmé par l'utilisateur par la période cyclique, à la l'heure d'endormissement, lorsque le mode de fonctionnement est la programmation d'un nombre de cycle, ou
- en déterminant la dernière fin de cycle qui précède l'heure de réveil limite programmée par l'utilisateur.
A la fin de chaque cycle détectée au cours d'un test 805, l'opération 804 est réitérée pour affiner l'estimation de l'heure de réveil.
Lorsque l'heure de réveil est atteinte, un témoin sonore ou une vibration avertit l'utilisateur pour le réveiller, jusqu'à ce que l'utilisateur actionne l'une des touches du clavier 107, opération 806.
Ensuite, au cours d'un test 807, l'unité centrale détermine si les évolutions de la grandeur physique surveillée, par exemple le pouls ou l'activité musculaire, correspond à un éveil, ou non (le pouls doit, en moyenne augmenter de plus de dix pour-cent et le nombre de mouvements de bras détectés de plus de 100 pour-cent). Lorsque, au cours du test
807, l'unité centrale détermine que l'utilisateur ne s'est pas réveillé, l'opération 806 est réitérée immédiatement sans attendre la fin d'un cycle de sommeil.
Selon une variante non représentée, l'opération 806 est réitérée pour réveiller l'utilisateur à la fin du cycle de sommeil suivant.
Ensuite, l'opération 801 est réitérée.
La figure 9 représente un cinquième mode de réalisation de la présente invention qui n'est autre qu'un ordinateur, dont le clavier sert de capteur d'activité des bras de l'utilisateur, ledit ordinateur conservant, en mémoire, un programme spécifique d'analyse fréquentielle de la vitesse de frappe de l'utilisateur et de détermination de cycles de frappe sur le clavier.
Autour d'un bus 902 et d'une horloge 908, une unité centrale 906 gère une clavier 907, une mémoire morte 905, une mémoire vive 904, un écran de visualisation 903. 22
La mémoire vive 904 conserve un logiciel de traitement de texte " traitext" 901 et un logiciel de gestion de périodes d'activité " gestact" 909, qui fonctionne en tâche de fond, par rapport au traitement de texte.
Le fonctionnement de l'unité centrale 904 est de type multitâches. Le traitement de texte est de type connu.
Le fonctionnement du logiciel de gestion de périodes d'activité " gestact" 909 repose sur le principe que, lorsque l'on frappe sur un clavier, le rythme moyen de la frappe (en terme de durée moyenne entre deux frappes de touche successives, hors périodes de réflexion, ou en terme de nombre de touches frappées par minute, y compris période de réflexion) est représentatif de la phase du cycle biologique dans laquelle on se trouve. De même, le nombre de fautes de frappes corrigées ou de retour en arrière (" backspace ") est représentatif de cette phase, ce qui est utilisé dans une variante de mise en œuvre de la présente invention. Le fonctionnement du logiciel de gestion de périodes d'activité " gestact " est le suivant (figure 10) :
- après avoir mis en fonctionnement le logiciel de traitement de texte, opération 1001,
- en tâche de fond, l'unité centrale 906 mémorise, d'une part, la valeur d'horloge, à chaque frappe sur le clavier, et, d'autre part, le nombre de frappes destinées à la correction de fautes de frappe (ne tenant compte que, uniquement, des touches " backspace " et " suppr", cette dernière étant souvent appelée " del "), opération 1002, - ensuite, les données mémorisées sont analysées, au cours d'une opération 1003, comme suit :
- on détermine les durées entre deux frappes et on élimine toutes les durées supérieures au double (paramètre) de la moyenne de ces durées et on recommence cette opération jusqu'à stabilisation de l'échantillon de durées (ceci constitue un premier tri), opération 1004 ;
- à la fin de chaque minute, on attribue une valeur moyenne des durées résultant du premier tri et on attribue un " poids " correspondant au nombre de durées restant dans la minute considérée, opération 1005 ;
- on analyse ces données comme indiqué en figures 11A à 11 D, opération 1006.
Ceci fournit un cycle lié à la vivacité de la frappe, sachant que l'utilisateur est préliminairement averti qu'il doit tenter d'optimiser la vitesse de sa frappe.
Un deuxième cycle est fourni par l'analyse du nombre de frappes effectuées par minute, de la même manière qu'exposé en regard des figures 11A à 11 D, opération 1007.
Selon une variante, qui n'est valable que dans ie cas où le traitement de texte crée un nouveau fichier sans ouvrir d'autres fichiers, on ne tient compte que des corrections des fautes et on les analyses de la même manière que les durées entre frappes exposées ci-dessus.
Les phases dans les cycles sont affichées dans deux cadrans circulaires, l'un lié au nombre de frappes effectuées, cycle dit " intellectuel ", l'autre à ia vivacité, cycle dit " physique ".
Les figures 11A, 11B et 11C représentent des courbes de fréquences cardiaque en cours de traitement conformément à un mode de réalisation de la présente invention.
En figure 11A, on voit une courbe connue du cardiologue sous le nom de " Holter ", du nom de l'inventeur de l'appareil portable permettant de suivre une activité cardiaque, sur une journée entière. Les échantillons successifs, en abscisse, correspondent chacun à une durée de cinq minutes et à trois valeurs représentant
- la valeur maximale de la fréquence cardiaque au cours de l'échantillon de cinq minutes,
- la valeur moyenne de la fréquence cardiaque au cours de l'échantillon de cinq minutes,
- la valeur minimale de la fréquence cardiaque au cours de l'échantillon de cinq minutes. 23
Les abscisses portent les heures (entre douze heures un jour et douze heures le lendemain) et les ordonnées les fréquences cardiaques. L'utilisateur est ici un sujet d'une trentaine d'années.
Dans la suite, seule les valeurs moyennes des fréquences cardiaques sont mises en œuvre, bien que chacune des autres série de valeur puisse fournir les mêmes résultats. En figure 11B, on a représenté l'action d'un filtre sinusoïdale de fréquence 80 minutes (16 échantillons sur une seule sinusoïde) sur la série représentant les valeurs moyennes, le résultat est une série plus réduite (huit échantillons ont été perdus à chaque extrémité), qui montre des oscillations assez régulières, le jour, comme la nuit.
En figure 11C, le même filtre a été passé quatre fois, de manière récurrente, et fournit la courbe dont les points sont représentés par des carrés inclinés. Dans la même figures, un filtre sinusoïdal de fréquence 70 minutes (14 échantillons pour une sinusoïde) a agit de manière récurrente quatre fois sur la série des valeurs moyennes de fréquences cardiaques et a fourni la courbe possédant des carrés droits.
On voit que les deux courbes fournissent des cycles dont les amplitudes successives ne sont pas identiques mais dont les périodes et les phases sont sensiblement égales et peuvent être déterminés par une simple analyse trigonométrique. En figure 11D, on observe que la différence entre les quarante-huit valeurs qui précédent un échantillons et les quarante-huit valeurs qui lui succèdent, montrent, une forme caractéristique au moment de l'endormissement : elle devient positive pendant une durée de plus de sept heures successives.
Ici, l'endormissement correspond au passage au-dessus de la valeur la plus élevée de la différence, observée pendant la joumée (environ 200). Il a lieu sur l'échantillon référencé 97, environ, sachant que quarante-huit échantillons environ ont été perdus à chaque extrémité de la série.
En variante, pour déterminer l'actimétrie, ce sont les intensités moyennes des courants électriques parcourant le bras qui porte le dispositif (lorsqu'il possède une forme de montre) qui fournissent la grandeur physique analysée.
Selon une autre variante, le capteur est placé dans une poche de chemise et détecte les pulsations cardiaques, de manière sonore ou électrique, ou encore, comme dans les capteurs destinés aux coureurs à pied, de marque " POLAR " (marque déposée) ou " CARDIOSPORT " (marque déposée généralement associée à la marque déposée " C.A.R.E. " qui concerne des appareils de gymnastique à domicile).
Dans un mode de réalisation non représenté, le processeur détermine une intégrale de la différence entre la valeur captée par le capteur, par exemple le nombre de mouvements captées par un actimètre, et la valeur moyenne pour la même phase d'un cycle précédent, par exemple, le cycle correspondant, le jour précédent. Le moyen d'affichage affiche alors la valeur de cette intégrale, à titre de comparaison. La valeur de cette intégrale est représentative de la position relative dans le cycle de variation de la valeur captée puisque en l'absence d'activité, cette intégrale varie en fonction de la position dans le cycle.
Ce mode de réalisation, qui peut être intégré dans le quatrième mode de réalisation (figure 6), est particulièrement utile au cours d'un entraînement de l'utilisateur à une activité représentée par la valeur captée, par exemple lorsque cet entraînement concerne la frappe sur un clavier alphanumérique, un exercice physique comme la course à pied, une activité cardiaque, ou la maîtrise d'émission d'ondes électriques cérébrales.
Ce mode de réalisation permet aussi la mise à disposition de l'utilisateur d'un potentiel d'activité restant disponible, en plus ou en soustraction de l'activité moyenne au cours d'un cycle. 24
Dans un mode de réalisation non représenté, pour déterminer un cycle et une position dans un cycle d'une durée allant de 60 à 100 minutes, on effectue trois filtrages fréquentiels par convolution (corrélation) avec trois sinusoïde de durées respectivement égales à 60, 80 et 100 minutes puis on fait la somme des courbes obtenues.
On observe que, dans ce mode de réalisation, lorsque les trois phases après corrélation sont le plus identiques, la position relative qui correspond à cette phase est la mieux repérée et on l'utilise comme référence. On repère alors les autres positions relatives par rapport à cette position de référence.
Dans un mode de réalisation non représenté, on détecte la fin d'un cycle de sommeil profond, sans détermination de la durée du cycle de sommeil, on décompte le nombre de fins de cycle déjà détectées dans la même nuit et on réveille l'utilisateur lorsque ce nombre atteint une valeur déterminée par lui, ou lorsque la projection, par régression linéaire, de la prochaine fin de cycle se trouve plus tard que l'heure limite de réveille que l'utilisateur a choisie.
La présente invention peut encore prendre de nombreuses formes adaptées à des objets familiers. Par exemple, un mode de réalisation prend la forme d'une bague incorporant un capteur de pression sanguine, de pouls, d'activité musculaire, de température, et affichant par une simple couleur, une position relative dans un cycle de variation de la valeur captée. Dans un autre mode de réalisation, non représenté, c'est une boucle d'oreille, qui capte, sur le lobe de l'oreille, de manière connue, le pouls et qui met une vibration de fréquence audible pour certaines positions relative dans le cycle de variation du pouls, ou pour réveiller l'utilisateur.
Dans un autre mode de réalisation, non représenté, des lunettes servent à capter le pouls, par l'intermédiaire des vaisseaux sanguins sur lesquels s'appuient les branches des lunettes, ou des ondes électriques cérébrales. Dans un autre mode de réalisation, non représenté, des écouteurs servent à capter le pouls, par l'intermédiaire des vaisseaux sanguins de l'oreille, dans lesquels le flux sanguin provoque, d'une part, un son audible et, d'autre part, un réchauffement, ou pour capter des ondes électriques cérébrales.
Dans un autre mode de réalisation, non représenté, un capteur de mouvement de type connu dans le domaine des alarmes de surveillance de locaux, détecte les mouvements du dormeur, ou du travailleur statique, ces mouvements étant représentatifs d'au moins une horloge biologique.
Dans une variante, lorsque l'utilisateur change l'heure de sa montre de plus de soixante minutes, c'est-à- dire lorsqu'il a franchi plus d'un fuseau horaire, les courbes sont recalées lentement sur la nouvelle heure, en les décalant chaque jour d'une heure pour tenir compte de l'adaptation progressive du corps humain au décalage horaire.
Selon une variante non représentée, le dispositif objet de la présente invention comporte une interface avec un système de génération de lumière, comme une lampe ou un volet de fenêtre et lorsque l'heure du réveil est arrivé, la lumière incidente sur les yeux de l'utilisateur est intensifiée, progressivement, ou brutalement.
Par exemple, pour la mise en œuvre de la présente invention dans des avions, des lunettes portent des diodes électroluminescentes en regard des yeux de l'utilisateur et ces mêmes lunettes captent, à distance, les mouvements des yeux de l'utilisateur, par exemple par analyse de dispersion d'ondes lumineuses invisibles réfléchies sur les paupières. Dans une variante, non représentée, le capteur est adapté à capter les vibrations sonores des battements du cœur, en étant placé dans une poche de chemise devant le cœur de l'utilisateur.
Selon une variante non représentée, le moyen d'affichage affiche la prochaine heure à laquelle un cycle de sommeil peut favorablement commencer et les heures de réveil favorables en résultant (par exemple les heures de réveil favorables après au moins cinq cycles de sommeil). 25
On observe qu'une analyse statistique peut remplacer l'analyse fréquentielle exposée ci-dessus dans un but de clarté.
Selon une variante non représentée, le capteur est adapté à déterminer une valeur de conductivite de la surface de la peau. Pour la mise en œuvre de cette variante, le lecteur pourra se référer au document WO 93 16636 qui est incorporé ici par référence.
Selon une variante de chacun des modes de réalisation représentés aux figures,
- le capteur est adapté à fournir une valeur lorsqu'il est dans une relation prédéterminée avec le corps de l'utilisateur,
- le moyen de filtrage comporte :
- une mémoire de valeurs captées par ledit capteur, - un moyen d'estimation de ladite position lorsque le capteur n'est pas dans la relation prédéterminée avec le corps de l'utilisateur, ce moyen, est, par exemple, la poursuite d'un cycle régulier en conservant la demière valeur de durée de cycle déterminée ou une durée poursuivant une dérive de durées constatées sur les durées précédemment déterminées, et
- le moyen de mise à disposition est adapté à mettre à disposition de l'utilisateur ladite estimation.
On observe que dans les différents modes de réalisation qui ne mettent pas en oeuvre un cycle circadien, le capteur de valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur, est adapté à capter un nombre d'événements biologiques (mouvements, battements de coeur, mouvement respiratoire, par exemple), et le moyen de filtrage est adapté à déterminer une durée de cycle au moins dix fois supérieure à la durée moyenne entre deux événements captées par le capteur.
Dans une variante de chaque mode de réalisation mettant en œuvre un microprocesseur, le dispositif comporte une mémoire qui conserve une durée de cycle et le microprocesseur est adapté à déterminer une durée de cycle par traitement de la valeur captée, et à comparer la durée de cycle déterminée à la durée de cycle conservée en mémoire. Lorsque la durée de cycle déterminée est supérieure à la durée de cycle conservée en mémoire, le processeur détermine la position relative à afficher par rapport à la dernière durée de cycle déterminée par le moyen de filtrage ou, en variante, à la durée de cycle conservée en mémoire. Pour réaliser des variantes des différents modes de réalisation illustrés ci-dessus, le lecteur pourra se référer
- au document EP 0 778 003 relatif à un appareil de détection de présence qui permet, en particulier, de détecter des mouvements d'une personne, dans un lit où se trouve deux personnes. Ce document est incorporé ici par référence ; - au document US 4,299,233 qui présente un dispositif de surveillance de patient et qui expose des moyens de détection de mouvement intégrés à un lit. Ce document est incorporé ici par référence ;
- au document US 5,446,775 qui présente un détecteur/compteur de mouvements intégré à une montre. Ce document est incorporé ici par référence ; et
- au document EP 0 729 726 qui présente un dispositif de mesure de pouls intégré à une montre et à une bague. Ce document est incorporé ici par référence.
Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, est utilisé un cadran d'affichage similaire à celui du premier mode de réalisation de la présente invention, intégré à une montre.
Dans ce mode de réalisation, qui comporte les mêmes composants que le premier mode de réalisation, l'horloge biologique mise en œuvre est circadienne. Le capteur d'une valeur représentative d'une activité biologique non 26 sensorielle du corps de l'utilisateur est ici un capteur de température qui est placé au contact de la peau de l'utilisateur et qui détecte l'élévation de température de la surface de la montre en contact avec la peau de l'utilisateur, consécutive à la pose de la montre sur le poignet, à la suite de plusieurs heures de sommeil pendant lesquelles la montre a été à la température ambiante. L'activité biologique est ici l'activité physique consécutive au lever. La montre incorporant le dispositif objet de la présente invention est adaptée, lorsque l'utilisateur met en œuvre des touches (voir touches 107 du premier mode de réalisation), à afficher successivement :
- la durée depuis l'éveil ;
- la vitesse de recherche ;
- la vitesse de raisonnement ; - la vigilance ;
- la dextérité ;
- la vigueur globale ;
- la sensation globale (de bien-être) ;
- le taux de mélatonine (la sensation de devoir dormir) ; - la température interne.
Les niveaux instantanés de chacun de ces paramètres est conservé dans la mémoire morte et chaque position relative à la suite du réveil est mise en relation avec la valeur instantanée de chaque paramètre en vue de l'affichage de ce niveau instantané.
L'homme du métier pourra se référer aux travaux du centre du sommeil et de chronobiologie du département de psychiatrie de l'Ecole de médecine de Université de Pittsburg, 3811 O'Hara Street. En particulier, l'article " Endogenous Circadian Performance Rhytms - Relationship to Température, Cortisol, Mélatonine, Mood and Alertness " du livre " Biological Clocks " cité plus haut, donne des courbes exploitables et des interprétations de ces courbes.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le moyen d'affichage affiche simultanément plusieurs valeurs. Par exemple, plusieurs aiguilles, partiellement transparentes, représentent, chacune, un niveau instantanée de la courbe de l'un des paramètres considérés.
Dans une variante de ce mode de réalisation, variante qui correspond à un autre aspect de la présente invention, aucun capteur n'est mis en œuvre et le dispositif met en œuvre les courbes considérées, en relation directe avec l'heure, indépendamment de l'heure de réveil.
On observe ici que tout ou partie de ces valeurs sont indépendantes de l'heure de lever de l'utilisateur et ne dépendent que de l'heure instantanée et/ou ne dépendent que faiblement de l'heure de lever. Des expériences simples, permettront de déterminer une table de correspondance, pour chaque valeur à affichée avec l'heure instantanée et l'heure de lever.
Le dispositif permet donc l'affichage de paramètres variables sur un cycle régulier, et comporte :
- une mémoire de valeurs de chacun de ces paramètres, - une horloge qui fournit une heure,
- un moyen de mise en relation de l'heure fournie par l'horloge avec au moins une valeur de paramètre et
- un moyen d'affichage d'au moins une valeur mise en relation avec l'heure fournie par l'horloge.
Dans une variante de cette dernière variante, l'utilisateur peut régler son heure de réveil pour tenir compte de ses habitudes. La mise en relation avec les courbes de paramètres citées plus haut sera alors décalée du décalage de 27 l'heure de réveil habituelle par rapport à la moyenne. Par exemple, un utilisateur qui se lève régulièrement à 9 heures du matin, aura ses courbes décalées de deux heures, en retard, par rapport à un utilisateur habitué à se réveillera 7 heures du matin.

Claims

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REVENDICATIONS
1 Dispositif de mise a disposition d'un utilisateur d'information, caracteπsee en ce qu'il comporte
- un capteur d'une valeur représentative d'une activité biologique non sensoπelle du corps de l'utilisateur, - un moyen de filtrage de la valeur captée par ledit capteur, adapte a fournir une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une vaπation temporelle de ladite activité biologique non sensoπelle, ledit cycle possédant une durée supeπeure a une minute, et
- un moyen de mise a disposition de l'utilisateur d'une information représentative de ladite position relative
2 Dispositif selon la revendication 1, caracteπse en ce que le moyen de mise a disposition de ladite information représentative de position relative est adapte a mettre, en permanence, ladite position relative a disposition dudit utilisateur
3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracteπse en ce que le capteur est adapte a fournir une valeur représentative de l'activité musculaire d'au moins un membre de l'utilisateur
4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracteπsee en ce que le moyen de filtrage est adapte a intégrer une différence de la valeur captée avec une valeur prédéterminée, comme, par exemple, la moyenne de la valeur captée pendant au moins un cycle, et a fournir la position relative sous forme d'une position relative de ladite intégrale dans une plage de valeurs de ladite intégrale
5 Dispositif selon la revendication 4, caracteπse en ce que le moyen de filtrage est adapte a intégrer ladite différence en lui affectant une fonction de pondération représentative d'une durée écoulée
6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caracteπse en ce que ie capteur est adapte a capter une valeur représentative d'une activité biologique non sensoπelle du corps de l'utilisateur, sans contact bilatéral avec le corps humain
7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caracteπse en ce que le capteur est adapte a capter une grandeur représentative de l'activité cardio-vasculaire de l'utilisateur
8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caracteπse en ce que
- le capteur est adapte a fournir une valeur lorsqu'il est dans une relation prédéterminée avec le corps de l'utilisateur
- le moyen de filtrage comporte - une mémoire de valeurs captées par ledit capteur,
- un moyen d'estimation de ladite position lorsque le capteur n'est pas dans la relation prédéterminée avec le corps de l'utilisateur,
- le moyen de mise a disposition est adapte a mettre a disposition de l'utilisateur ladite estimation 29
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire d'une position prédéterminée dans ledit cycle et en ce que le moyen de mise à disposition de ladite information représentative de position relative est adapté à fournir un signal lorsque ladite position relative est égale à ladite position prédéterminée.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de filtrage est adapté, en outre, à déterminer la durée du cycle.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le moyen de filtrage comporte un moyen de traitement adapté à effectuer une analyse fréquentielle de la valeur captée.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le capteur de valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du corps de l'utilisateur, est adapté à capter un nombre d'événements biologiques et en ce que le moyen de filtrage est adapté à déterminer une durée de cycle au moins dix fois supérieure à la durée moyenne entre deux événements captées par le capteur.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le moyen de filtrage est adapté à effectuer un traitement récurrent sur plusieurs périodes pour mesurer une dérive de la durée dudit cycle.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le capteur est adapté à fournir une valeur représentative d'une activité électrique du corps de l'utilisateur sans contact bilatéral avec la tête de l'utilisateur.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le capteur est adapté à fournir une durée séparant deux frappes sur un clavier d'ordinateur.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le capteur est adapté à être positionné à distance du corps de l'utilisateur et à fournir une information représentative de mouvements dudit corps.
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le moyen de filtrage est adapté à effectuer une détection de différence de la valeur captée avec une valeur moyenne de valeurs captées correspondant à la même position relative dans le cycle.
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le moyen de filtrage est adapté à effectuer une intégration de ladite différence et une mise à disposition d'une valeur représentative du résultat de ladite intégration.
19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le moyen de mise à disposition comporte une mémoire de valeurs correspondant, chacune à une position relative et est adapté à afficher, pour chaque position relative, la valeur correspondant à la position relative fournie par le moyen de filtrage. 30
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire d'une durée de cycle et en ce que le moyen de filtrage est adapté à déterminer une durée de cycle et à comparer la durée de cycle déterminée à la durée conservée en mémoire et, lorsque la durée de cycle déterminée est supérieure à cette durée conservée en mémoire, à déterminer la position relative par rapport à la durée conservée en mémoire ou à la dernière durée de cycle déterminée par le moyen de filtrage.
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que le moyen de mise à disposition : comporte :
- une mémoire adapté à conservée d'une part un nombre de cycles de sommeil et, d'autre part, une position relative dans un cycle, et
- un moyen de commande de génération de rayons lumineux en regard des yeux de l'utilisateur et est adapté à déclencher la génération de rayons lumineux lorsque d'une part le nombre de cycles de sommeil conservé en mémoire a été effectué et, d'autre part, lorsque la position relative fournie par le moyen de filtrage est égale à la position relative conservée en mémoire.
22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire adapté à conserver une position relative prédéterminée et en ce que le moyen d'affichage est adapté à afficher une heure à laquelle ladite position relative conservée en mémoire sera atteinte.
23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que le moyen de filtrage est adapté à détecter la survenance d'une position relative dite " de référence " dans le cycle, et à repérer les autres positions relatives par rapport à la dernière survenance de la position relative de référence.
24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que le moyen de filtrage est adapté à déterminer une fin de phase de sommeil paradoxal dans un cycle de sommeil.
25. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que le moyen de filtrage est adapté
- à tester une première valeur de durée de cycle, dite période, en détectant des cycles de variation de ladite valeur, par exemple par autocorrélation ou par corrélation avec une fonction sinusoïdale sur une sinusoïde, et
- si le nombre de cycles détectés, pendant une durée de référence donnée en prenant en compte ladite période est supérieur au ratio de la durée de référence sur ladite période, à tester une nouvelle durée de cycle plus courte - si le nombre de cycles détectés, pendant une durée de référence donnée en prenant en compte ladite période est inférieur au ratio de la durée de référence sur ladite période, à tester une nouvelle durée de cycle plus longue, et ainsi de suite jusqu'à ce que le nombre de cycles détectés soit égal au dit ratio. 31
26. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que le capteur est incorporé dans un objet assurant une autre fonction permanente que celle de capture de ladite valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du coφs de l'utilisateur, tel qu'un bijou, une montre, un oreiller, un lit, un détecteur de présence ou de mouvement, un vêtement, des lunettes, un écouteur.
27. Méthode de mise à disposition d'un utilisateur d'information, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- une étape de capture d'une valeur représentative d'une activité biologique non sensorielle du coφs de l'utilisateur,
- une étape de filtrage de la valeur captée au cours de l'étape de capture pour fournir une position relative de ladite valeur dans un cycle représentatif d'une variation temporelle de ladite activité biologique non sensorielle, ledit cycle possédant une durée supérieure à une minute, et
- une étape de mise à disposition de l'utilisateur d'une information représentative de ladite position relative.
28. Dispositif d'affichage de paramètres variables sur un cycle régulier, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire de valeurs de chacun de ces paramètres, une horioge qui foumit une heure, un moyen de mise en relation de l'heure fournie par l'horloge avec au moins une valeur de paramètre et un moyen d'affichage d'au moins une valeur mise en relation avec l'heure fournie par l'horloge.
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