Brevet FR2904761A1 — publié le 20080215

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un dispositif de mesure in vivo des 5 propriétés mécaniques de la peau, comportant une sonde d'une part de sollicitation par succion de la peau et d'autre part de mesure de la déviation de la peau soumise à la sollicitation, la sonde étant reliée à des moyens de création d'une dépression pour engendrer la succion. ETAT DE L'ART 10 Les médecins et/ou les chercheurs en dermatologie ou en cosmétologie ont besoin d'obtenir un certain nombre d'informations relatives au comportement de la peau humaine in vivo. A cet effet, ils utilisent un dispositif imposant une sollicitation mécanique à la peau et mesurant les déformations résultantes, afin de 15 déterminer la loi de comportement de la peau humaine in vivo. En général, la sollicitation appliquée est une succion créée par une dépression localisée sur une surface définie par une sonde fixée sur la peau par un système adéquat. On connaît des dispositifs de ce type. Ces derniers utilisent une 20 pompe pneumatique pour créer la dépression. Les dispositifs de l'art antérieur présentent ainsi des inconvénients. Tout d'abord, la commande des dispositifs est assez compliquée à réaliser et conduit à une électronique délicate et relativement encombrante. Ensuite, le bruit de la pompe peut être gênant d'une part pour 25 l'utilisateur du dispositif et d'autre part pour le patient sur lequel la sollicitation et la mesure sont effectuées. Enfin, la précision des informations obtenues dépend essentiellement de la qualité de l'asservissement. Or, l'asservissement est réalisé en utilisant des convertisseurs de pression qui présentent l'inconvénient majeur 30 de travailler en mode quasi-statique, c'est-à-dire qu'ils ne sont capables de corriger que des variations lentes de la dépression. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier ces inconvénients. 2904761 2 A cet effet, on propose selon l'invention un dispositif de mesure in vivo des propriétés mécaniques de la peau, comportant une sonde d'une part de sollicitation par succion de la peau et d'autre part de mesure de la déviation de la peau soumise à la sollicitation, la sonde étant reliée à des moyens de création d'une dépression pour engendrer la succion. Le dispositif est caractérisé en ce que les moyens de création de la dépression comportent une cavité déformable et des moyens de déformation de la cavité, les moyens de déformation étant ainsi aptes à faire varier un volume intérieur de la cavité. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - la cavité déformable comporte un soufflet ; -les moyens de déformation de la cavité comportent d'un système vis-écrou 15 et un moteur d'actionnement du système vis-écrou ; - le moteur d'actionnement est un moteur rotatif, l'arbre de sortie du moteur étant situé dans l'axe de la vis du système vis-écrou ; - le dispositif comporte une boucle d'asservissement des moyens de création de la dépression à la valeur de la dépression dans la cavité ; 20 - la boucle d'asservissement comporte un capteur de dépression lié directement à la cavité ; - la sonde comporte à une de ses extrémités une tête, la tête comportant une cuve et un système optique ; - la cuve comporte un creux cylindrique, un bord du creux étant de forme 25 circulaire ou ovale ; - le système optique comporte une diode laser émettrice et une photodiode réceptrice ; et - les dimensions et le poids du dispositif sont tels qu'il est portable par un utilisateur. 30 L'invention présente de nombreux avantages. Tout d'abord, la commande du dispositif est simple à réaliser, et conduit à une électronique simple et compacte. Le dispositif est léger et peu 2904761 3 encombrant, ce qui permet d'effectuer des mesures en différents points du corps et dans différentes directions. Il est portable par un utilisateur. Ensuite, le dispositif est silencieux. De plus, la boucle d'asservissement est réalisée en utilisant un 5 capteur de dépression lié directement à la cavité, c'est-à-dire que le dispositif est capable de corriger des variations rapides de la dépression, ce qui accroît la précision des informations obtenues. En outre, la liaison avec la peau du patient est simple, indolore pour le patient et non-invasive. 10 Enfin, différentes formes de sondes peuvent être utilisées, afin d'étudier l'anisotropie mécanique de la peau. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit 15 être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble en coupe longitudinale d'un mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention ; la figure 2 représente schématiquement une vue d'ensemble en 20 coupe longitudinale d'un mode de réalisation possible d'une tête d'une sonde d'un dispositif selon l'invention ; et - la figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation possible d'une boucle d'asservissement d'un dispositif selon l'invention. 25 Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble en coupe longitudinale d'un mode de réalisation possible d'un dispositif selon 30 l'invention. Le dispositif comporte tout d'abord une sonde d'une part de sollicitation par succion de la peau et d'autre part de mesure de la déviation de la peau soumise à la sollicitation. 2904761 4 Un mode de réalisation possible d'une tête de la sonde est représenté schématiquement en coupe longitudinale à la figure 2. La sonde comporte en effet principalement à une de ses extrémités une tête, la tête comportant une cuve 4 et un système optique 76. 5 Différentes formes de cuves 4 peuvent être utilisées sur le dispositif, afin d'étudier éventuellement l'anisotropie mécanique de la peau 10 d'un patient. Ainsi, la cuve 4 comporte un corps 43 de forme principale cylindrique, un creux 41 de forme cylindrique pratiqué dans le corps 43, et 10 un alésage 42 débouchant entre le creux 41 et une surface supérieure externe 44 de la cuve 4. Un bord principal du creux 41 est de forme circulaire ou ovale. Une cuve 4 comportant un creux 41 ayant un bord circulaire permet de mesurer classiquement un module de Young moyen de la peau d'un patient. Une 15 cuve 4 comportant un creux 41 ayant un bord ovale permet de déterminer simplement les directions des axes d'anisotropie de la peau d'un patient, et de mesurer les valeurs des modules de Young correspondants. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'alésage 42 de la cuve 4 fait communiquer entre eux le creux 41 et la cavité 1 une fois la cuve en place. 20 Dans ce cas, un corps principal 5 de la sonde est solidaire du corps 43 de la cuve. Le système optique 76 comporte une diode laser 62 émettrice et une photodiode 72 réceptrice. L'alimentation électrique de la diode 62 est fournie par des fils 25 électriques 6, par exemple montés dans le corps 43. Des fils 7 de tension et de mesure sont reliés à la photodiode 72, et sont par exemple montés dans le corps 43. La sonde est ancrée à la peau 10 d'un patient, par exemple par collage avec un adhésif double face 11. 30 En référence de nouveau à la figure 1, on constate que la sonde est reliée à des moyens 1, 2 et 3 de création d'une dépression pour engendrer dans le creux 41 la succion pour la sollicitation de la peau 10 du patient. 2904761 5 La génération de la succion dans le creux 41 est fondée sur l'application de l'équation d'état des gaz parfaits : PV = Constante. nT Dans un espace clos û ici l'espace formé par le creux 41, l'alésage 5 42 et une cavité 1 - , le nombre de moles n est constant. A température constante T û lors d'une mesure, - , on peut écrire : PIV1 = P2V2. Si le volume initial VI esi: réalisé avec la pression atmosphérique PI égale à 1 bar, la pression P dans la cavité 1 est donnée par la relation : 10 P=V Vz La variation de volume V est obtenue à l'aide d'une déformation de V la cavité 1. A cet effet, les moyens de création de la dépression comportent la cavité 1 déformable et des moyens 2 et 3 de déformation de la cavité. Comme on l'a vu, la cavité 1 est reliée au creux 41 grâce à l'alésage 42. Un volume intérieur variable créé par la cavité déformable est directement relié à la tête de la sonde, afin de ne pas présenter de volumes parasites. Les moyens 2 et 3 de déformation sont aptes à faire varier le volume intérieur de la cavité 1. Préférentiellement, la cavité déformable 1 comporte un soufflet. Préférentiellement également, les moyens 2 et 3 de déformation de la cavité 1 comportent d'un système 2 vis-écrou et un moteur 3 d'actionnement du système 2 vis-écrou. Le système 2 vis-écrou comporte une vis 21 et un écrou 22 monté à rotation sur la vis 21. Le système 2 peut également comporter un poussoir 23 solidaire d'une part de l'écrou 22 et d'autre part d'une extrémité supérieure 90 du soufflet 1. Le moteur 3 est avantageusement un moto réducteur à courant continu. Le moteur 3 est préférentiellement un moteur rotatif, l'arbre de 2904761 6 sortie du moteur 3 étant situé dans l'axe de la vis 21 du système vis-écrou 2. Il est ainsi facile de contrôler l'élongation ou la compression du soufflet via le moteur 3. 5 La double flèche de la figure 1 montre les sens de déplacement de l'écrou 22 le long de la vis 21 lors de la rotation de l'arbre du moteur 3. Le déplacement de l'écrou 22 entraîne le poussoir 23 solidaire de l'extrémité supérieure 90 du soufflet. La position basse du soufflet (non représentée) est une position initiale du dispositif, la position haute de la figure 1 indique 10 une position de mesure, c'est à dire quand une succion est générée dans le creux 41 de la sonde. Le dispositif comporte une boucle d'asservissement des moyens 1, 2 et 3 de création de la dépression à la valeur de la dépression dans la cavité 1. La boucle d'asservissement comporte un capteur 9 de dépression lié 15 directement à la cavité 1, par exemple au niveau de l'extrémité supérieure 90. Une unité électronique 91 de contrôle et de commande est reliée à un ordinateur de type PC (Personal Computer) par l'intermédiaire d'une carte d'axe. Un logiciel perrnet la commande, l'asservissement et 20 l'acquisition des données expérimentales de manière conviviale. Comme le montre la figure 3, le moteur 3 est commandé par l'intermédiaire de la carte d'axe de l'unité électronique 91, qui permet d'asservir l'actionnement du moteur 3 sur l'information donnée par le capteur 9 de pression dans la cavité 1. 25 Les développements qui suivent expliquent plus précisément la mesure de la déviation 12 de la peau soumise à la sollicitation dans la sonde. Une extrémité des fils 6 est reliée à la diode laser 62 et une extrémité des fils 7 est reliée à une photodiode 72. La diode 62 et la photodiode 72 sont placées en vis à vis. Un faisceau lumineux 13 est émis par la diode 62. Le faisceau lumineux 13 est propagé dans le creux 41. 2904761 7 La photodiode 72 traduit l'information lumineuse correspondant au faisceau lumineux résiduel, image de la déviation 12 de la peau 10 car une partie du faisceau 13 est réfléchi par la déviation 12, en un signal électrique. Ce signal est ensuite filtré et amplifié de façon à pouvoir être numérisé pour 5 que l'information soit utilisable par le logiciel de traitement. La mesure de la déviation 12 est fondée sur la variation du flux du faisceau lumineux 13. En effet, lorsqu'il y a création d'une déviation 12 de la peau 10 dans le creux 41, celle-ci induit un masquage 14 plus ou moins important du faisceau lumineux 13. La baisse d'intensité lumineuse captée 10 par la photodiode 72 traduit la flèche de la déviation 12. Un calibrage préalable de la sonde à l'aide d'un panel de calottes sphériques permet d'avoir une mesure précise de la déviation 12. Le dispositif est de dimensions modestes, car il n'y a ni pompe, ni convertisseur de pression. Ses dimensions et son poids sont tels qu'il est 15 portable par un utilisateur. Le dispositif a un encombrement réduit avec un moteur 3 et un système 2 logés directement dans le corps 5 principal. Les fils 6 et 7 peuvent également être solidaires du corps 5. Un dispositif selon l'invention permet une dépression de 500 mbar, pour un encombrement matérialisé par un cylindre sensiblement de révolution de 25 mm de 20 diamètre et de 170 mm de hauteur, la masse du dispositif étant de 0,120 kg. Ces dimensions sont données à titre d'exemple non limitatif, et peuvent être diminuées en optimisant des fonctions du dispositif. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure in vivo des propriétés mécaniques de la peau, comportant une sonde (4, 76) d'une part de sollicitation par succion de la peau et d'autre part de mesure d'une déviation (12) de la peau soumise à la sollicitation, la sonde (4, 76) étant reliée à des moyens (1, 2, 3) de création d'une dépression pour engendrer la succion, caractérisé en ce que les moyens de création de la dépression comportent une cavité (1) déformable et des moyens (2, 3) de déformation de la cavité, les moyens (2,3) de déformation étant ainsi aptes à faire varier un volume intérieur de la cavité (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la cavité déformable (1) comporte un soufflet. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1-2, dans lequel les moyens (2, 3) de déformation de la cavité (1') comportent d'un système (2) vis-écrou et un moteur (3) d'actionnement du système (2) vis-écrou. 20 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le moteur d'actionnement (3) est un moteur rotatif, l'arbre de sortie du moteur étant situé dans l'axe de la vis (21) du système vis-écrou. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1-4, comportant une boucle 25 d'asservissement des moyens (1, 2, 3) de création de la dépression à la valeur de la dépression dans la cavité (1). 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la boucle d'asservissement comporte un capteur (9) de dépression lié directement à 30 la cavité (1). 2904761 9 7. Dispositif selon l'une des revendications 1-6, dans lequel la sonde comporte à une de ses extrémités une tête, la tête comportant une cuve (4) et un système optique (76). 5 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la cuve (4) comporte un creux (41) cylindrique, un bord du creux (41) étant de forme circulaire ou ovale. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7-8, dans lequel le système 10 optique (76) comporte une diode laser (62) émettrice et une photodiode réceptrice (72). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1-9, dont les dimensions et le poids sont tels qu'il est portable par un utilisateur. 15