Brevet FR3028745A1 — publié le 20160527

Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une façon générale les dispositifs de stimulation vibrotactile ou kinesthésique. Etat de la technique La stimulation vibrotactile ou kinesthésique est connue dans l'état de l'art et couramment utilisée depuis plus de 20 ans dans différents domaines d'application, notamment, pour l'assistance sensorielle. Ainsi le document US 5 035 242 A vise un dispositif de stimulation à 10 l'usage des malentendants, le document WO 2009082682 Al propose un dispositif pour les personnes avec déficience visuelle. La stimulation vibrotactile est encore utilisée pour le traitement des apnées du sommeil, notamment chez le nouveau-né prématuré (voir en particulier US 5 555 891 A ou W02007141345 Al ). 15 Plusieurs principes de transduction sont utilisés dans les effecteurs vibro-tactiles ou kinesthésiques. Dans leur grande majorité, ils délivrent une stimulation mécanique à partir de l'application d'un signal électrique de caractéristiques prédéfinies. Indépendamment du type de transduction électromécanique utilisée, 20 l'énergie mécanique produite par l'effecteur est transmisse dans le milieu cible (peau, os, etc.) d'une façon qui est largement dépendante de la qualité du couplage entre l'effecteur et ledit milieu cible. Ainsi un dispositif de stimulation paramétré pour appliquer une stimulation d'énergie donnée risque, du fait d'une mauvaise qualité de 25 couplage, de délivrer au milieu cible une énergie insuffisante pour atteindre l'effet désiré, ce qui dans certains cas peut conduire à une prolongation d'une phase d'apnée de façon dramatique pour le patient. Plus généralement, compte-tenu des incertitudes sur la qualité du couplage, le système de stimulation ne peut pas garantir qu'il a effectivement délivré la 30 thérapie souhaitée. 3028745 2 Le document US2013102937A3 décrit un dispositif pour le traitement de l'hypertension, où un traitement vibratoire est appliqué dans certaines régions. Un capteur d'impédance est prévu pour indiquer si le dispositif est placé correctement sur le corps de l'utilisateur. Outre le fait que ce document 5 ne concerne pas le traitement des troubles du sommeil, il fait appel à un principe de détection électrique (détection d'impédance), qui n'est donc pas à même de révéler avec certitude si les vibrations, de nature mécanique, sont convenablement appliquées sur la région du corps visée. Résumé de l'invention La présente invention vise à proposer un dispositif de stimulation vibrotactile, notamment mais non exclusivement pour le traitement de l'apnée du sommeil, qui soit capable d'estimer de façon réaliste la qualité du couplage mécanique avec le milieu cible, et si nécessaire d'ajuster l'énergie vibrotactile fournie par l'effecteur pour atteindre l'effet requis sur le patient. On propose ainsi selon l'invention un dispositif de stimulation vibrotactile, notamment pour effectuer une stimulation corporelle dans la lutte contre les apnées du sommeil, destiné à être appliqué contre un milieu corporel à stimuler et comprenant un effecteur vibrant apte à appliquer audit milieu des impulsions d'énergie mécanique vibratoire, et des moyens de commande de l'effecteur selon des règles de stimulation, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens détecteurs aptes à être exposés au milieu corporel pour recevoir une part de énergie vibratoire transmise vers ces moyens par ledit milieu lors de l'application des impulsions d'énergie vibratoire, et déterminer une caractéristique de transmission de l'énergie vibratoire entre l'effecteur et le milieu à stimuler, lesdits moyens détecteurs étant reliés aux moyens de commande. On pourra compléter ces caractéristiques avec les caractéristiques préférées mais optionnelles suivantes, prises en toutes combinaisons que l'homme du métier appréhendera comme techniquement compatibles. 3028745 3 * le dispositif comprend en outre des moyens pour ajuster l'énergie transmise par l'effecteur en fonction de ladite caractéristique de transmission. * l'effecteur et les moyens détecteurs sont reçus dans une unité commune. 5 * les moyens détecteurs comprennent un accéléromètre. * les moyens détecteurs sont aptes à effectuer une détection cinématique selon un axe correspondant à un axe de vibration privilégié de l'effecteur. * l'effecteur est apte à transmettre une énergie vibratoire selon un axe 10 principal perpendiculaire à une interface entre l'effecteur et le milieu à stimuler. * l'accéléromètre est un accéléromètre à au moins deux axes dont l'un est généralement parallèle audit axe principal. * le dispositif comprend des moyens aptes, en réponse aux signaux 15 fournis par les moyens détecteurs, à délivrer une information de pose correcte et/ou incorrecte du dispositif sur le milieu à stimuler. * le dispositif comprend une platine portant ses différents organes, et une enveloppe souple jetable apte à recevoir la platine de façon amovible. * l'ensemble des organes portés par la platine sont encapsulés. 20 * l'enveloppe souple comporte des aménagements aptes à recevoir et retenir élastiquement au moins une partie de bord du dispositif. * ladite enveloppe présente un bord périphérique pourvu d'un adhésif. Brève description des dessins 25 D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faire en référence aux dessins annexés, sur lesquels : La Figure 1 est une vue de face schématique d'un dispositif de 30 stimulation vibrotactile, destiné à se placer en arrière de l'oreille d'un patient, et des différents éléments constitutifs de ce dispositif, et 3028745 4 La Figure 2 est une vue en coupe transversale schématique et partielle du dispositif de la Figure 1, et La Figure 3 est une vue en coupe transversale d'un exemple d'implémentation pratique du dispositif des Figures 1 et 2. 5 Description détaillée d'une forme de réalisation préférée En référence aux dessins, un dispositif de stimulation vibrotactile ou kinesthésique 1 selon l'invention comprend de façon fondamentale un effecteur ou excitateur électromécanique vibratoire 10 et un capteur de 10 mouvements 20. De façon préférée, l'effecteur 10 comprend un organe piézo-électrique ou un actuateur linéaire résonant, tandis que le capteur 20 comprend un accéléromètre, de préférence un accéléromètre trois axes. Ce dispositif comprend également des moyens de traitement numérique embarqués 30, 15 typiquement sous la forme d'une carte électronique dotée d'un microcontrôleur, destinés à traiter les signaux de stimulation appliqués à l'effecteur et les signaux recueillis par le capteur 20 de manière à estimer la qualité du couplage entre l'effecteur et le milieu cible MC (en l'espèce la région sous-cutanée du patient en arrière d'une oreille) et ainsi l'efficacité de 20 l'énergie mécanique délivrée par l'effecteur au milieu cible. Le dispositif peut être doté d'autres fonctionnalités. Il peut par exemple intégrer un capteur de température 40 délivrant des signaux de température soit analogiques et convertis en signaux numériques au niveau du dispositif de traitement, doit directement numériques, un dispositif 50 de signalisation 25 lumineuse (DEL) et/ou sonore (vibreur) exprimant l'état du dispositif, un interrupteur de marche/arrêt, etc. Il est alimenté par une pile bouton 60 ayant une capacité appropriée, ou éventuellement une batterie rechargeable, de façon filaire (par exemple sur le port USB D'un ordinateur) ou sans fil (par transmission inductive de 30 puissance, de façon connue en soi pour les petits appareils électroniques). 3028745 5 Selon une variante de réalisation, les moyens de traitement numérique, ou une partie de ces moyens de traitement, peuvent être déportés dans un boîtier distinct du dispositif et soit porté par le patient, soit disposé à son voisinage, par exemple sur sa table de nuit, pendant le 5 sommeil. Des moyens de transmission sont alors prévus pour permettre la communication du dispositif avec le boîtier déporté, ces moyens pouvant être filaires ou sans fil pour un boîtier porté par le patient, et de préférence sans fil pour un boîtier fixe. 10 En référence plus particulièrement à la Figure 2, le dispositif est apte à émettre, en fonction de critères tels que la détection d'un phénomène d'apnée du sommeil par des moyens non décrits ici et pouvant être conventionnels (par exemple la détection d'un flux d'air respiratoire ou d'un mouvement respiratoire), des impulsions mécaniques d'excitation à l'aide de 15 l'effecteur 10. Ces impulsions ont par exemple une fréquence de l'ordre de 100 à 400 Hz, et sont commandés par le circuit de commande 30 en réponse aux signaux de détection reçus via une interface filaire ou sans fil non illustrée. La flèche F1 illustre l'énergie mécanique vibratoire transmise au milieu 20 MC, qui comprend une composante principale perpendiculaire à l'interface physique entre le dispositif et le milieu, mais également des composantes, d'amplitude plus faible, dans les deux dimensions du plan de cette interface. Une partie de cette énergie vibratoire est dispersée latéralement par le milieu MC, et la flèche F2 illustre une fraction de cette énergie située au droit 25 du capteur 20. Ce dernier recueille un signal, fourni au circuit 30, représentatif de la façon dont le milieu MC a modifié l'énergie mécanique vibratoire injectée par l'effecteur. On comprend que l'amplitude et le contenu fréquentiel du signal recueilli par le capteur 20 dépendent directement de la qualité du couplage 30 entre l'effecteur 10 et le milieu MC. En effet, le milieu MC peut être vu comme une fonction de transfert linéaire ou non-linéaire entre le signal 3028745 6 d'entrée (signal de stimulation) et le signal recueilli par le capteur 20. Le circuit 30 dispose donc en temps réel ou quasi-réel d'une information relative à la qualité de ce couplage. Il est donc capable notamment : - de moduler les paramètres du signal appliquée à l'effecteur 10, et 5 notamment d'amplifier les impulsions vibratoires dans le cas d'un mauvais couplage ; par exemple, on peut mettre en oeuvre une loi mathématique simple consistant à augmenter l'énergie appliquée par l'effecteur d'un facteur 1/X pour un taux de transmission X (inférieur à 1 et mesuré par rapport à la transmission par un milieu « idéal ») ; 10 - de détecter et signaler, par exemple à l'aide du dispositif de signalisation 50, que le dispositif est mal couplé au milieu, en détectant que l'énergie captée au niveau de la flèche F2, pour une énergie injectée dans le milieu selon la flèche F1, est inférieure à un certain seuil. Il est à observer ainsi que la mesure de l'énergie propagée par le 15 milieu MC à l'aide du détecteur accélérométrique 20 peut permettre de donner à l'utilisateur un indicateur de pose correcte du dispositif 1. Notamment on peut prévoir que le dispositif, après sa pose et sa mise en route (à l'aide d'un bouton marche-arrêt par exemple), génère un train d'impulsions d'énergie donnée, et ne valide la pose que lorsque l'énergie 20 recueillie au niveau du capteur 20 est supérieure à un certain seuil, ou encore supérieure à un certain seuil minimum et inférieure à un certain seuil maximum. On notera également que la détection du couplage entre le dispositif 1 et le milieu cible MC et/ou la détection d'une pose correcte peut être 25 effectuée, ou rendue plus fine, en exploitant également les valeurs d'amplitude et du contenu fréquentiel des signaux vibratoires recueillis par le capteur 20 selon les deux axes (notés x et y) contenus dans le plan d'interface dispositif/milieu, en plus de la valeur d'amplitude et de contenu fréquentiel selon l'axe perpendiculaire z. 30 En particulier, on a observé que la transmission de l'énergie vibratoire sous forme d'ondes de surface variait d'une façon qui est bien représentative 3028745 7 de la pression exercée par l'effecteur 10 sur le milieu cible, en l'occurrence de la surface de la peau. Les dimensions du dispositif sont typiquement de 3 à 8 cm selon le grand axe et de 2 à 6 cm selon le petit axe, et la distance entre l'axe de 5 l'effecteur 10 et l'axe du capteur 20 est préférentiellement comprise entre 0,5 et 3 cm pour éviter une trop grande dispersion de l'énergie transmise. Ces valeurs ne sont toutefois nullement limitatives. La Figure 3 illustre une implémentation pratique du dispositif selon l'invention. Les différents éléments du dispositif sont montés sur une platine 10 70, l'ensemble étant enrobé dans un bloc ou coque 72 en résine qui dispose de bords périphériques 74 appropriés au couplage avec un moyen de fixation à la peau. Un tel moyen de fixation peut être une enveloppe jetable 80, réalisée en un matériau élastique et capable de recevoir le dispositif dans une cavité interne 82 en retenant celui-ci par les bords 74 du bloc de résine 15 d'encapsulation, engagés dans une encoche périphérique 84 de ladite enveloppe. Un adhésif biocompatible A peut être prévu sur le bord périphérique 86 de ladite enveloppe, destiné à être en contact avec la peau, tandis qu'une paroi de dessus 88 de l'enveloppe recouvre et étanchéifié entièrement le 20 dispositif encapsulé dans son bloc de résine 72. On comprend que le dispositif 1 encapsulé peut être aisément extrait de l'enveloppe 80 pour la remplacer par une enveloppe neuve. L'adhésif A peut être couvert, de façon classique en soi, d'une pellicule de protection pelable à retirer avant usage. 25 Le dispositif de stimulation selon l'invention peut être fixé sur tout site adapté (derrière l'oreille, sur le thorax latéral, la plante des pieds, etc., l'enveloppe 80 et ses caractéristiques étant alors adaptées à l'usage prévu. La Figure 3 montre que la base du dispositif, où débouchent l'effecteur 10 et le capteur 20, est en contact avec la surface du milieu à stimuler, en 30 l'occurrence la peau via le matériau de la coque 72, choisi pour assurer un couplage mécanique approprié avec le milieu MC. 3028745 8 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et représentée, mais l'homme du métier saura y apporter de nombreuses variantes et modifications. En particulier : 5 - l'effecteur 10 et le capteur 20 peuvent être prévus sur une même unité ou sur deux unités distinctes prévus à proximité l'une de l'autre sur le site à stimuler ; - il est possible d'exploiter les signaux fournis par le capteur 20, notamment lorsqu'il s'agit d'un accéléromètre trois axes, pour déterminer la 10 position du site d'implantation, et notamment l'orientation de la tête du sujet lorsque le dispositif est disposé derrière l'oreille ; ceci permet avantageusement d'adapter les stratégies de stimulation, notamment pour le traitement de l'apnée du sommeil, en fonction des caractéristiques des phénomènes d'apnée rencontrés et/ou de la position du patient ; un 15 gyroscope permet en variante de réaliser la même fonctionnalité ; - on peut adjoindre au dispositif toute fonctionnalité indépendante ou corrélée à la stimulation vibratoire, et notamment, outre la mesure de température, toute détection ou captage d'un paramètre biologique ; - lors de la détection d'un couplage non satisfaisant entre l'effecteur et 20 le milieu à stimuler, on peut prévoir d'ajuster non seulement l'énergie des impulsions d'énergie mécanique vibratoire, mais également d'autres paramètres tels que leur forme d'onde ou leur fréquence. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de stimulation vibrotactile, notamment pour effectuer une stimulation corporelle dans la lutte contre les apnées du sommeil, destiné à être appliqué contre un milieu corporel (MC) à stimuler et comprenant un effecteur vibrant (10) apte à appliquer audit milieu des impulsions d'énergie mécanique vibratoire, et des moyens (30) de commande de l'effecteur selon des règles de stimulation, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens détecteurs (20) aptes à être exposés au milieu corporel pour recevoir une part de énergie vibratoire transmise vers ces moyens par ledit milieu lors de l'application des impulsions d'énergie vibratoire, et déterminer une caractéristique de transmission de l'énergie vibratoire entre l'effecteur et le milieu à stimuler, lesdits moyens détecteurs étant reliés aux moyens de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (30) pour ajuster les paramètres des impulsions appliquées par l'effecteur en fonction de ladite caractéristique de transmission. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'effecteur (10) et les moyens détecteurs (20) sont reçus dans une unité commune. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens détecteurs (20) comprennent un accéléromètre. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens détecteurs (20) sont aptes à effectuer une détection cinématique selon un axe correspondant à un axe de vibration privilégié de l'effecteur. 3028745 10 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'effecteur (10) est apte à transmettre une énergie vibratoire selon un axe principal perpendiculaire à une interface entre l'effecteur et le milieu à stimuler. 5 7. Dispositif selon les revendications 4 à 6 prises en combinaison, caractérisé en ce que l'accéléromètre (20) est un accéléromètre à au moins deux axes dont l'un est généralement parallèle audit axe principal. 10 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (30) aptes, en réponse aux signaux fournis par les moyens détecteurs, à délivrer une information de pose correcte et/ou incorrecte du dispositif sur le milieu à stimuler. 15 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une platine (70) portant ses différents organes, et une enveloppe souple jetable (80) apte à recevoir la platine de façon amovible. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble 2 0 des organes portés par la platine (70) sont encapsulés. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'enveloppe souple (80) comporte des aménagements (84) aptes à recevoir et retenir élastiquement au moins une partie de bord du dispositif. 25 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que ladite enveloppe (80) présente un bord périphérique (86) pourvu d'un adhésif (A).