Surveillance passive du sommeil

Cahier des charges

Présentation générale du projet

Contexte

La surveillance du sommeil devient de plus en plus importante avec la diminution consacrée au repos nocturne.

Nous consacrons un tiers de notre existence à dormir. Ce tiers très important à notre équilibre, et de moins en moins respecté, toujours plus bâclé. Nous ressentons les conséquences de notre sommeil dès le matin au levé. Cela va jouer sur notre humeur, nos envies, nos émotions...

Selon plusieurs études, les Français dorment en moyenne moins de 7 heures par nuit, tandis que l’OMS recommande huit heures de sommeil quotidien. Ajouter aussi que 64 % des personnes se sentent toujours fatiguées après leur nuit de sommeil.

De plus, l'augmentation de l'utilisation des technologies au lit avant de dormir (smartphone, télévision, tablette,...) ont tendance à nous mettre en éveil et exciter nos yeux, et de ce fait modifier la qualité et quantité de notre sommeil.

Nous avons pour projet d'améliorer l'expérience et la qualité du sommeil. En analysant son sommeil, on pourrait ainsi responsabiliser chacun et l'aider à retrouver un cycle de vie plus équilibré.

Objectif du projet

L'objectif du projet est de concevoir un capteur passif qui permettrait de suivre et d'analyser le sommeil de son utilisateur, avec plusieurs modes de fonctionnement:

• Un mode silencieux (sans transmission de données et donc pas d'émission radio) plus destiné aux personnes sensibles aux ondes électromagnétiques.
• Un mode alarme (pas de transmission sauf dans le cas d'une alarme programmée) afin de surveiller les enfants et d'alerter les parents en cas de problème. (à étudier en fonction des premiers résultats de surveillance obtenus)
• Un mode actif (transmission des données régulière vers un smartphone) pour traiter et analyser en temps réel le sommeil

En complément, nous souhaitons aussi intégré un système de réveil progressif afin de respecter au mieux nos cycles de sommeil et se lever de bonne humeur sans ressentir de fatigue !

Description du projet

Description du sommeil

Le sommeil est constitué d’une succession de 5 cycles de 90 à 120 minutes chacun, ces cycles se succèdent durant la période de sommeil et correspondent à des rythmes cérébraux.

• L'endormissement

Le cerveau ralentit, le calme s’installe, la respiration devient régulière, à ce stade nous pouvons encore entendre les bruits. L’endormissement se décompose en deux stade : somnolence et assouplissement.

• Le sommeil lent léger

Phase intermédiaire entre l’endormissement et le sommeil profond.

• Le sommeil lent profond

L’activité cérébrale ralentit, c’est la période d’installation du sommeil profond.

• Le sommeil profond

C’est la période la plus difficile pour réveiller un dormeur, à ce stade le cerveau, les muscles et tout l’organisme sont au repos. Le dormeur se coupe du monde extérieur. Cette étape est primordiale elle agit sur la récupération de la fatigue physique.

• Le sommeil paradoxal

C’est le moment des rêves. Les ondes émises par le cerveau sont rapides, le visage s’anime, la respiration devient irrégulière comme si l’on allait s’éveiller, alors que PARADOXALEMENT le sommeil à ce stade est très profond .Il associe des signes de sommeil profond (atonie musculaire, seuils d’éveil élevés) et des signes d’éveil (EEG rapides, mouvements oculaires, respiration irrégulière).

Description du capteur

Le capteur passif à glisser sous le matelas d'une personne est une carte électronique qui permet de surveiller et d'enregistrer les différentes phases du sommeil en mesurant et analysant les déplacements de l'utilisateur durant le sommeil.

Choix techniques : matériel et logiciel

Pour identifier les différentes phases du dormeur, nous utiliserons les capteurs suivant :

• Accéléromètre pour détecter les mouvements du dormeur
• Sonde de température pour déterminer la chaleur rejetée par le dormeur
• Fréquencemètre pour mesurer la fréquence cardiaque du dormeur
• Fréquencemètre pour mesurer la fréquence respiratoire du dormeur

En complément, pour la fonction de réveil progressif nous pourrons intégrer au système:

• Un haut parleur pour une alarme sonore
• Une LED pour une alarme visuel
• Une horloge temps réel
• Des boutons poussoirs pour les réglages (Heure, Jour, Mois, Année)
• Un afficheur LCD pour l'affichage de la date et de l'heure courante

Nous aurons aussi le matériel suivant à notre disposition :

• Arduino avec un shield carte SD pour centraliser et stocker les données
• Connexion USB entre le capteur et l'arduino
• Alimentation secteur pour l'arduino
• Carte PCB du capteur final qui intégrera toute les fonctionnalités

Afin de compléter notre projet, nous pourrons développer, si il nous reste du temps, un système qui lie l'impact de l'environnement sur le sommeil :

• Dictaphone pour détecter les nuisances sonores
• Détecteur de lumière

Étape du projet

Étape 1

• Schéma du système avec les différents modules à implémenter
• Liste des composants à utiliser dans le projet avec récupération et commande de ces derniers

Étape 2

• Programmation de l'arduino pour le mode silencieux : récupération des données du capteur sur la carte SD
• Montage électrique du système
• Premiers tests sur les différents capteurs : accéléromètre et fréquencemètre, avec un arduino et un shield carte SD pour vérifier leur compatibilité avec le projet et que l'analyse du sommeil est possible dans les données récupérées (tests réels lors du sommeil, tests simulé en sautant sur le lit, en se retournant, ... influence de la position du capteur dans le lit)

Étape 3

• Implémentation et programmation pour les autres modes de fonctionnement : mode alarme et mode actif
• Développement d'un PCB intégrant toutes fonctions
• Développement d'une application Android pour le suivi du sommeil (mode actif) : synchronisation des données avec graphes détaillant les différentes étapes du sommeil, la durée du sommeil, des statistiques sur les jours passés, mais également une fonction de réveil au meilleur moment du cycle du sommeil afin de pouvoir commencer la journée du bon pied et plus reposé.

Étape 4

S'il nous reste du temps, implémentation d'un module qui lie l'impact de l'environnement sur le sommeil (mode actif) :

• à l'aide d'un dictaphone, programmation de l'arduino pour détecter les nuisances sonores et son impact sur le sommeil(données à intégrer dans l'application Android)
• idem avec un capteur photovoltaïque pour l'impact de la luminosité sur la qualité du sommeil

Avancement du Projet

Semaine 1

• Étude sur le sommeil par une recherche bibliographique et web
• Etude sur les nouvelles générations de surveillance de sommeil
• Réalisation du cahier des charges

Références

• Lien d'un projet Arduino réveil : http://thisisego.com/arduino-reveil/