Brevet FR2837089A1 — publié le 20030919

contenant la lame (L). ELEMENT DE CONTACT POUR UN DISPOSITIF DE MESURE BIOMEDICAL ET DISPOSITIF DE MESURE EQUIPE D'UN TEL ELEMENT DE CONTACT La presente invention, concerne un element de contact destine a etre fixe sur un dispositif de mesure d'une caracteristique physique d'un tissu biologique. Cet element de contact presente au moins une surface de contact destinee a venir en appui sur le tissu biologique. Pour mesurer certaines caracteristiques physiques de tissue biologiques tels que notamment la peau, on utilise generalement un dispositif de mesure comportant un palpeur faisant office d'element de contact et qui vient en appui sur le tissu a etudier. Par exemple, pour determiner des caracteristiques mecaniques de la peau, le dispositif de mesure comprend, d'une part, des moyens pour appliquer sur la peau une sollicitation, telle qu'une force ou un deplacement, et d'autre part, des moyens d'enregistrement des deplacements ou des efforts resultants de cette sollicitation. Le traitement des donnees ainsi obtenues permet de determiner, entre autres, la fermete, la souplesse ou l'elasticite de la peau, soit dans un but de diagnostic medical, soit pour evaluer les effete de produits cosmetiques appliques prealablement sur la peau d'un patient. L' evaluation de certaines caracteristiques mecaniques impose d'exercer sur la peau des contraintes de clsaillements. Dans ce cas, le dispositif ou plus exactement ['element de contact, exerce sur la peau une sollicitation dans un plan tangential a celle-ci, puis le dispositif mesure l'effet produit par cette sollicitation. La surface de contact de ltelement de contact forme par le palpeur doit alors accrocher correctement a la peau afin que ledit element ne glisse pas par rapport a celle-ci, car tout glissement entrainerait une erreur de mesure. Afin de pallier le risque de glissement, il est possible d' augmenter la force d'appui du palpeur sur la peau ou de diminuer la surface de contact audit palpeur sur la peau en utilisant un palpeur pointu. Mais ces solutions presentent des limites liees a la resistance du tissu biologique ou a ['apparition de douleurs s'il s'agit de la peau d'un etre humain. La presente invention a pour but de pallier les problemes techniques mentionnes ci-dessus, en proposant un element de contact presentant un bon accrochage avec la peau, sans toutefois la blesser, et pouvant facilement mis en muvre a un cout acceptable. A cet effet, l' invention a pour objet un element de contact destine a etre fixe sur un dispositif de mesure d'au moins une caracteristique physique d'un tissu biologique, caracterise en ce que ledit element de contact est real i se a partir d'une matiere rigide, et en ce que sa surface de contact presente des micro-reliefs saillants destines a venir en appui sur le tissu biologique. Dans des formes de realisations preferees de l' invention, on a recours, en outre, a l'une et ou a l'autre des dispositions suivantes: - la hauteur des micro-reliefs est inferieure a 1 millimetre; - les micro- reliefs vent uniformement repartis sur toute la surface de contact; - les micro-reliefs vent obtenus par usinage chimique; - la matiere rigide est realisee a partir de silicium; - l'usinage chimique est une attaque chimique anisotrope humide d'une tranche de silicium monocristallin dont la structure cristalline est orientee de maniere a degager des plans formant un angle aigu avec la face de ladite tranche lors de l'attaque chimique; les micro-reliefs ont la forme geometrique d'une pointe i - la hauteur des pointes est comprise entre 50 et 500 micrometres; et - chaque pointe a la forme d'une pyramide tronquee a base carree, la longueur du cote de la base etant comprise entre 150 et 500 micrometres. Par ailleurs, l' invention a egalement pour objet un dispositif de mesure d' au moins une caracteristique physique d'un tissu biologique, comportant un palpeur, caracterise en ce qu'un element de contact, tel que defini ci-dessus, est fixe sur le palpeur. D'autres caracteristiques et avantages de l' invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnee a titre d'exemple non limitatif, en reference aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue d' ensemble schematique d' un dispositif de mesure d' une caracteristique physique d'un tissu biologique, le dispositif utilisant un element de contact selon ['invention i - la figure 2 est une vue agrandie de la face de l' clement de contact destinee a venir en appui sur le tissu biologique; et - la figure 3 est une coupe longitudinale de ['element de contact selon la ligne III-III de la figure 2. Sur les differentes figures, on a conserve les memes references pour designer des elements identiques ou similaires. A la figure 1, on a represente un dispositif de mesure 1 d'au moins une caracteristique physique d'un tissu biologique 2. Dans le mode de realisation decrit, le dispositif de mesure est plus specialement destine a mesurer des caracteristiques physiques de la peau ou d'un tissu biologique et notamment, dans l'exemple considere ici, la peau de l' avant-brag d'un etre humain. Le dispositif de mesure 1 comporte un palpeur 3 destine a venir en appui sur la peau 2 afin d'exercer des sollicitations mecaniques sur celle-ci. Le palpeur 3 est constitue d'un bras 4a termine par un coude 4b dont l'extremite 5 vient en appui sur la peau. Toutefois, le palpeur peut avoir une forme differente selon la structure du dispositif de mesure. Sur ltextremite 5 du palpeur 3 est fixe un element de contact 7 presentant une surface de contact 8 destinee a venir en appui sur une portion de la peau 2 a etudier. Le dispositif de mesure comporte par ailleurs un boltier 6 a l'interieur duquel vent loges des moyens permettant de creer des sollicitations sur le palpeur 3 et des moyens de mesure des deplacements ou des efforts resultants des sollicitations. Il est aussi prevu une poignee 9, solidaire du boltier 6, afin que le sujet puisse maintenir son avant-bras immobile pendant la mesure. Selon ['invention, ['element de contact 7 est realise a partir d'une matiere rigide et sa surface de contact 8 presente des micro-reliefs saillants 10 visibles aux figures 2 et 3. De plus, dans le cas de sollicitations dans un plan tangential a la surface du tissu biologique pour appliquer des forces de cisaillements, et comme indique par la double fleche F. les micro-reliefs 10 permettent d'obtenir un bon accrochage de ['element de contact 7 sur la peau 2. Ceci permet d'eviter tout glissement du palpeur par rapport a la peau qui donnerait une mesure erronee. Bien entendu ['element de contact doit etre fixe de maniere parfaitement rigide sur l'extremite 5 du palpeur 3. Cette fixation peut etre realisee par collage en utilisant une colle appropriee qui n'introduit pas d'elasticite. Mais cette fixation peut aussi etre realisee mecaniquement a ['aide d'une machoire serrant lt clement de contact. Ainsi, loreque le dispositif de mesure exerce des sollicitations, il n'y a pas d'ecart de deplacement entre l'extremite 5 du palpeur et la surface 8 de ['element de contact 7. Ceci permet d'eviter d'introduire une erreur dans la mesure. La surface de contact 8, ici d' environ 3 mm sur 6 mm, est suffisamment importante pour eviter tout risque d'endommagement de la peau 2. Dans le meme but, la hauteur des micro-reliefs est inferieure a 1 millimetre. De preference, les micro-reliefs 10 vent repartis uniformement sur toute la surface de contact 8 afin d'obtenir une bonne repartition des forces de cisaillement. Selon une caracteristique particulierement avantageuse de l' invention, l' clement de contact 7 est realise a partir de silicium. En effet, le silicium presente une bonne rigidite et ne pose pas de probleme tent pour son collage sur le palpeur, que pour sa bio-compatibilite. De plus, ce materiau se prete particulierement bien a la realisation des micro-reliefs 10 par un usinage chimique qui permet d'obtenir, a un cout tres economique, un grand nombre de micro-reliefs de dimensions precises. Ce type d'usinage consiste essentiellement a proteger certaines zones a ['aide d'un masque, notamment les zones ou l'on desire obtenir les microreliefs, puis a soumettre le silicium a un produit chimique qui va attaquer les zones non protegees. Selon un mode de realisation prefere, l' clement de contact 7 est une plaquette decoupee dans une tranche de silicium monocristallin, appelee wafer. On choisi un wafer dont la structure cristalline est orientee de maniere a degager des plans formant un angle aigu, visible sur la figure 3, avec la surface lors de l'attaque chimique anisotrope humide. Par exemple, la plaquette est decoupee dans un wafer de silicium de coupe [100] en reference aux axes cristallins du silicium utilise et d'une epaisseur e de 150 a 500 micrometres. Cette plaquette est prealablement protegee par un masque constitue d'une couche de silice obtenue par oxydation. Puis elle est trempee dans une solution qui permet un usinage anisotrope, c'est a dire une solution qui attaque la plaquette a des vitesses differentes selon ses directions cristallines. Des solutions a base d'hydrazine, d' hydroxyde d' ammonium ou d'hydroxyde de potassium permettent d'obtenir une telle attaque et de degager des plans [111] formant un angle a de 54,74 degree avec la surface de la plaquette. Ces plans [111] constituent alors les faces laterales 11 des micro-reliefs 10. En utilisant un masque comportant des ouvertures circulaires disposees en damier, on peut obtenir des micro reliefs 10 en forme de pyramide tronquee a base carree 12. Les micro-reliefs forment ainsi des pointes d'une hauteur comprise entre 50 et 500 micrometres qui offrent un bon accrochage avec la peau et une bonne resistance aux forces de cisaillement car leur base 12 est plus large que leur sommet 13. Dans le mode de realisation prefere, la longueur du cate de la base 12 est comprise entre 150 et 500 micrometres. De plus, la forme particuliere de pyramide tronquee presente un sommet 13 plat qui evite toute micro-perforation de la peau, tout en offrant un accrochage optimal avec la peau a etudier. Pour effectuer une mesure de souplesse de la peau a ['aide du dispositif precedemment decrit, on peut exercer une force de traction F sur la peau selon un plan tangential a celle-ci et mesurer le deplacement du palpeur 3, les micro-reliefs saillants 10 de ['element de contact 7 restart bien entendu accroches au tissu biologique qui subit alors un deplacement relatif fonction de sa souplesse. A partir de ces informations et grace a ['element de contact 7 de l' invention on obtient immediatement une mesure precise d'une caracteristique physique de la peau. Bien entendu ce mode de realisation n'est nullement limitatif. Par exemple, les micro-reliefs 10 peuvent avoir des formes differentes telles que des segments ou des courbes de section tronconique. REVEND I CAT IONS 1. Element de contact (7) destine a etre fixe sur un dispositif de mesure (1) d'au moins une caracteristique physique d'un tissu biologique (2), ledit element de contact (7) presentant au moins une surface de contact (8) destinee a venir en appui sur le tissu biologique (2), caracterise en ce que ledit element de contact (7) est realise a partir d'une matiere rigide, et en ce que la surface de contact (8) presente des micro-reliefs saillants (10) destines a venir en en appui sur le tissu biologique (2). 2. Element de contact selon la revendication 1, dans lequel la hauteur des micro-reliefs (lO)est inferieure a 1 millimetre. 3. Element de contact selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les micro-reliefs (10) vent uniformement repartis sur toute la surface de contact (8). 4. Element de contact selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, dans lequel les micro-reliefs (lO)sont obtenus par usinage chimique. 5. Element de contact selon la revendication 4, dans lequel la matiere rigide est realisee a partir de silicium. 6. Element de contact selon la revendication 5, dans lequel l'usinage chimique est une attaque chimique anisotrope humide d'une tranche de silicium monocristallin dont la structure cristalline est orientee de maniere a degager des plans (11) formant un angle aigu avec la face de ladite tranche lors de l'attaque chimique. 7. Element de contact selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, dans loquel les micro-reliefs (10) ont la forme geometrique d'une pointe. 8. Element de contact selon la revendication 7, dans lequel la hauteur des pointes (10) est comprise entre 50 et 500 micrometres. 9. Element de contact selon la revendication 7 ou 8, dans loquel chaque pointe (10) a la forme d'une pyramide tronquee a base carree (12), la longueur du cote de la base (12) etant comprise entre 150 et 500 micrometres. 10. Dispositif de mesure (1) d'au moins une caracteristique physique d'un tissu biologique (2), comportant un palpeur (3), caracterise en ce qu'un element de contact (7) selon 1'une que l conque de s revendi cat ions 1 a 9 est fixe sur l e palpeur