Brevet FR3027232A1 — publié le 20160422

Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif de palliation dynamique aux déficits cognitifs liés à des maladies neuropsychiatriques et/ou à des conditions neuropathologiques. 2 Motivations de l'invention Le cerveau est l'un des organe les plus complexes du corps humain et son fonctionnement profond est encore à l'étude. Particulièrement, grâce à l'étude des signaux électriques émis 10 par les différents ensembles de neurones (dit encéphalogramme (EEG)), il est maintenant reconnu que les actions cognitives sont le résultat d'une synchronisation de plusieurs régions distinctes du cerveau. Cette synchronisation intervient notamment au niveau de la phase des signaux électriques et pour 15 différente bandes de fréquences. Elle se caractérise par une excitation locale d'ensembles de neurones qui se propage et est suivit d'une désynchronisation. Par conséquent, des cartes de modèles de connections entre les différentes régions du cerveau ont pu être dessinées pour une action cognitive particulière à 20 une certaine bande de fréquences. Aussi, il est possible de distinguer différentes actions cognitives ainsi que des connections déficientes et/ou dites anormales (par rapport à une moyenne par exemple) lors de l'exécution de ces mêmes actions cognitives chez certains patients. Effectivement, ces 25 déficits cognitifs sont, entre autres, la conséquence d'une non-synchronisation de certaines bandes de fréquences entre les différentes régions du cerveau impliquées dans le développement d'une action cognitive. Dès lors, par l'excitation locale et ciblée d'ensembles de 30 neurones par des signaux électriques dynamiques à fréquences et amplitudes particulières régit par un retour d'information sur le comportement local et global des ensembles de neurones, il est possible de grandement atténuer des déficiences cognitives spécifiques. 35 3 Etat de la technique antérieur Il existe des moyens pour pallier à ces déficits comme des exercices mentaux fastidieux ou la prise de médicaments souvent à effets secondaires indésirables. D'autres méthodes impliquant 5 l'écoute de fréquences audio proches du celles du cerveau ou la visualisation de stimulus permettent l'amélioration des connections entre régions du cerveau pour des actions cognitives ciblées. Ces méthodes sont temporaires et nécessitent d'être continuellement appliquées pour obtenir des 10 améliorations quant à la palliation des déficiences cognitives. Encore, des méthodes de placement de grilles de capteurs intra crâniale existent : elles peuvent comporter des risques d'infections ou de rejet, voire engendrer la mort du patient lors de l'opération chirurgicale. 15 Par ailleurs, ces méthodes sont complexes et longues à prendre en main pour les diagnosticiens ou les chirurgiens, couteuses, à la fois pour les patients, l'hôpital et la sécurité sociale. A chaque déficit cognitif lié à des maladies neuropsychiatriques et/ou à des conditions neuropathologiques 20 correspond un traitement qu'il est particulièrement pertinent d'utiliser, d'autant plus que chaque patient est unique, ce qui nécessite d'adapter le traitement. Les patients devant effectuer ces analyses ont ainsi à se déplacer à l'hôpital pour faire des exercices fastidieux et prendre plusieurs types de 25 médicaments à effets secondaires indésirables lourds et ceci sur de longues périodes. De plus, dans le cas de chirurgies crâniales ouvertes, le temps de réhabilitation et d'entrainement sont conséquents, les douleurs du patient importantes, d'autant plus qu'il doit rester à l'hôpital. Le 30 moral du patient peut être perturbé, ce qui peut prolonger le temps d'accoutumance. Les résultats sont observables après plusieurs séances et adaptation des doses médicamenteuses. Une rémission définitive des déficits cognitifs à de faibles chances d'arriver par ces moyens. Par conséquent, les patients 35 doivent régulièrement faire des séances et prendre des médicaments pour diminuer leurs déficits cognitifs, et ceci souvent pour le reste de leur vie. L'ensemble de l'art antérieur possède donc plusieurs lacunes qui sont comblées avec la présente invention. 4 Objectifs de l'invention La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients des systèmes médicaux et méthodes évoqués dans l'art antérieur en proposant un système de palliation dynamique aux déficits cognitifs liés à des maladies neuropsychiatriques et/ou à des conditions neuropathologiques. Le dispositif selon l'invention est presque invisible car embarqué sur l'utilisateur, peu cher et ne nécessite aucune intervention de la part de l'utilisateur. Plus précisément, ces objectifs sont atteints à l'aide d'un dispositif de palliation dynamique aux déficits cognitifs d'un utilisateur incluant au moins: - Une pastille incluant au moins : o Un capteur permettant la mesure et l'enregistrement du signal électrique émit par l'ensemble de neurones au-dessus duquel la pastille est posée, o Un émetteur de signal à fréquence et amplitude variantes permettant la palliation aux déficits cognitifs reconnus par un diagnosticien grâce à l'émission d'un signal spécifique ciblant l'ensemble de neurones au-dessus duquel la pastille est posée, Le capteur rend l'information à l'émetteur quant aux signaux émis par l'ensemble direct de neurones au- dessus duquel la pastille est posée suite à leur préalable excitation (engendrée par l'émetteur) pour l'éventuelle modification du signal émis par l'émetteur de manière locale. o Une batterie rechargeable, o Un système de communication RF, o Un microcontrôleur. - Un point d'ancrage incluant au moins : o Un système de communication RF, o Une batterie rechargeable, o Un microcontrôleur. A une échelle globale, l'ensemble des pastilles communiquent leurs données pour se (dé)synchroniser selon les résultats du traitement de celles-ci et si nécessaire individuellement ajuster le signal émis par l'émetteur suite à un retour global de l'activité électronique de l'ensemble des ensembles de neurones envoyée et enregistrée au point d'ancrage. Aussi, les données peuvent être téléchargées à partir du point d'ancrage de manière à être étudier plus en détails par un diagnosticien en utilisant le logiciel spécifié. 5 Exposé de l'invention Ainsi, le dispositif selon l'invention, constitué d'au moins une pastille et d'au moins un point d'ancrage, permet la palliation aux déficits cognitifs liés à des maladies neuropsychiatriques et/ou à des conditions neuropathologiques d'un utilisateur. Ce système ne nécessite aucune intervention de la part de l'utilisateur. C'est au diagnosticien de diagnostiquer le nombre de pastilles nécessaire ainsi que leur emplacement suivant le système standardisé 10-20, suivant le(s) déficit(s) cognitif(s) à traiter. Le dispositif comporte au moins une micro aiguille (par pastille et par point d'ancrage) à enfoncer sous la peau, en contact avec le crâne. Il comporte des points de fixation pour éviter que la partie supérieure de la pastille ou du point d'ancrage ne bouge par système de glue ou adhésif par exemple. L'ensemble du dispositif selon l'invention est en adéquation avec les normes sanitaires. L'ensemble est presque invisible, léger et peut être utilisé 35 dans n'importe quel environnement puisqu'il est embarqué sur l'utilisateur qui peut continuer à faire ses activités quotidiennes. Par ailleurs, la présence de batteries rechargeables permet d'augmenter considérablement l'autonomie et la longévité du dispositif selon l'invention (puisque chaque sous-système du dispositif selon l'invention en contient une). Le dispositif selon l'invention permet la palliation des déficits cognitifs de l'utilisateur grâce à l'émission dynamique de signaux de fréquences et amplitudes prédéfinies suite à un retour d'informations quant à l'activité électrique établies au niveau et entre les différentes régions du cerveau. Le retour d'informations sur l'activité électrique permet de modifier les signaux envoyés par les émetteurs de manière locale (l'émetteur de la pastille modifiera les signaux émis en fonction du retour d'informations donné par le capteur de la pastille) et globale (l'ensemble des émetteurs du dispositif modifieront éventuellement les signaux respectivement émis en fonction de l'état général du cerveau déduit grâce à l'ensemble des capteurs du dispositif qui auront préalablement renvoyés les différentes informations locales au point d'ancrage), ce qui permet l'administration d'un traitement évolutif et adapté à la pathologie du patient. Le dispositif selon l'invention permet donc d'atteindre les objectifs. De plus, à partir des données acquises, d'autres paramètres peuvent être calculés dans le but de pouvoir analyser et modéliser : - le fonctionnement général du cerveau, - les états organisationnels des différentes régions du cerveau et la coordination de celles-ci, - les stratégies de connections mises en oeuvre par le cerveau au cours de situations particulières. 6 Présentation des figures Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente une vue schématique de l'ensemble du dispositif selon l'invention. Le triangle au-dessus du cercle 35 représente le nez ; les rectangles sur les côtés représentent les oreilles ; le cercle représente le crâne du patient. Le schéma n'est pas à l'échelle. La figure 2 représente la chaîne d'acquisition et de traitement de données d'une pastille du dispositif selon 5 l'invention. La figure 3 représente la chaîne d'acquisition et de traitement de données du point d'ancrage du dispositif selon l'invention. La figure 4 représente une pastille ou un point d'ancrage du 10 dispositif selon l'invention. 7 Mode de réalisation - La structure des différentes pièces ou parties constituant l'invention 15 Le dispositif selon l'invention est composé de plusieurs systèmes. Tout d'abord, le dispositif selon l'invention comprend une pastille incluant notamment un capteur (1) du signal électrique émit par l'ensemble de neurones au-dessus duquel la pastille 20 (7) est posée, un émetteur (2) émettant un signal de fréquence et amplitude particulières, un microcontrôleur (3) permettant l'enregistrement et la manipulation du signal captée et à émettre et un module de communication RF (4) permettant l'envoie de données (6) vers les autres pastilles (7) et/ou le 25 point d'ancrage (8) et la réception de données émises par d'autres pastilles (7) et/ou le point d'ancrage (8). C'est le microcontrôleur (3) qui contrôle les données du système de communication RF (4) et permet leur échange : des données à envoyer et à recevoir. Voir figure 2. 30 Ensuite, le dispositif selon l'invention comprend au moins un point d'ancrage (8) qui intègre au moins un microcontrôleur (3) et un système de communication RF (4) permettant l'envoie de données (6) vers les autres pastilles (7) et la réception de données émises par les pastilles (7). Leur interaction est 35 similaire à celle de l'interaction entre le microcontrôleur et le système de communication RF de la pastille. Voir figure 3. Le point d'ancrage (8) et la pastille (7) comprennent plusieurs micro-aiguilles à planter dans la peau, la fixation se fait aussi grâce à un système de glue ou d'adhésif par exemple. Aussi, un système d'alimentation rechargeable est inclue dans chaque sous-système du dispositif selon l'invention. - Leur disposition L'ensemble du dispositif peut être représenté par la figure 1 : un certain nombre de pastilles (7) (correspondant un besoin du patient) sont répartis selon le système 10-20; pour un nombre X de pastilles, un point d'ancrage (8) est nécessaire. Le schéma n'est pas à l'échelle. Les éléments exposés pour chaque sous ensemble à savoir la pastille (7) et le point d'ancrage (8) peuvent être placés indifféremment pour former la partie (9). Les micro-aiguilles (10) sont à placer à l'extérieur de la partie (9). Malgré tout, les dimensions de la partie (9) d'une pastille ou d'un point d'ancrage ne dépassent pas un centimètre cube. Voir figure 4. - Leur fonctionnement D'après la figure 2, qui représente la chaîne d'acquisition et de traitement de données d'une pastille (7) du dispositif selon l'invention, à temps réguliers, le capteur (1) de la pastille (7) capte le signal électrique émit par l'ensemble de neurones au-dessus duquel la pastille (7) est placée. Ces données sont transmises au microcontrôleur (3) qui va les traiter et les enregistrer (un EEPROM peut être rajouté pour augmenter la capacité de mémoire). Après avoir traité les données, si nécessaire, le microcontrôleur (3) ordonne à l'émetteur (2) d'émettre un certain type de signal (fréquence et amplitude déduis de la manipulation des données) : c'est le retour d'information locale. De manière similaire, à temps régulier, le microcontrôleur (3) ordonne au système de communication RF (4) d'envoyer des données (6) vers les autres pastilles (7) et/ou le point d'ancrage (8) (pour permettre un retour d'information globale) ; aussi à temps régulier, le système de communication RF reçoit des données (5) (provenant du retour d'informations globale) qu'il transmet au microcontrôleur (3). En fonction des données reçues et le résultat de leurs traitements, le microcontrôleur (3) ordonne à l'émetteur (2) d'émettre un signal particulier. Par suite, le 5 capteur (1) capte le signal électrique émit par l'ensemble de neurones au-dessus duquel la pastille (7) est placée en réponse à la stimulation électrique envoyée. Les données sont transmises au microcontrôleur (3) pour traitement et enregistrement. En fonction des résultats, il ordonne à 10 l'émetteur (2) de modifier le signal émit. Le système de communication RF (4) peut envoyer ces données et recevoir des données. Et ainsi de suite. D'après la figure 3 qui représente la chaîne d'acquisition et de traitement de données du point d'ancrage (8) du dispositif 15 selon l'invention, à temps réguliers, le système de communication RF (4) reçoit des données (5) qui sont transmises au microcontrôleur (3) pour être traitées et enregistrer (de manière similaire, un EEPROM peut être rajouté pour augmenter la capacité de mémoire). Les résultats sont enregistrés et 20 envoyés (6) par le système de communication RF (4). Les résultats permettent un retour d'information globale et l'éventuelle modification des signaux émis spécifiquement par chaque émetteur. Et ainsi de suite. L'ensemble des données enregistrées au niveau du point d'ancrage peuvent être 25 téléchargées de manière à être étudiées. Un logiciel médical fournit permet l'affichage de courbes, de tableaux et de figures pertinentes, montrant l'évolution de l'état organisationnel du cerveau, de manière globale et locale (pour chaque pastille), avec une aide à la reconnaissance de 30 données dites « anormales » ou corrompues et au diagnostic de l'état général du cerveau. Un serveur médical sécurisé peut être utilisé pour contenir l'ensemble des enregistrements déjà effectués pour chaque patient. Le système d'alimentation de chaque pastille (7) et point 35 d'ancrage (8) du dispositif selon l'invention est composé d'une batterie rechargeable et d'un module de recharge pour prolonger l'autonomie de la batterie. Particulièrement, un système de bio-batterie provenant de l'électricité, de la chaleur corporelle ou encore du glucose dans le sang, selon les méthodes déjà existantes et répondant aux exigences sanitaires peut être utilisé. L'ensemble de l'énergie récupérée est transmise vers un système de conversion et de stockage interne. Lorsqu'il est chargé, l'énergie emmagasinée est envoyée vers la batterie rechargeable qui alimente le reste des composants (pastille ou point d'ancrage). De manière générale, il est utilisé pour les sous-systèmes du dispositif selon l'invention: des capteurs (similaires à ceux utilisés pour encéphalogrammes), des émetteurs électriques (similaires à ceux existant), des processeurs, des mémoires EEPROM, des modules de communication radio-infrarouge, des potentiomètres et une batterie rechargeable avec système de recharge. Le but étant de pouvoir mesurer les signaux électriques émit par le cerveau, les quantifier pour les modifier grâce à des stimulations électriques et étudier les réponses sensitives et cognitives. 8 Application Industrielle Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'émission dynamique de signaux électriques de fréquence et amplitude spécifiques suite au retour d'informations (locale à une pastille et/ou globale à l'ensemble du dispositif) quant aux signaux émis par les différentes régions du cerveau dans le but de pallier des déficits cognitifs liés à des maladies neuropsychiatriques et/ou à des conditions neuropathologiques du patient. Par suite, grâce au logiciel permettant l'étude des différents signaux électriques émis et reçus par les différentes régions du cerveau, l'évolution du comportement du cerveau peut être observé et la palliation des déficits quantifiée. Le logiciel fournit aux praticiens permet au moins : - L'affichage de courbes et de tableaux pour chacun des signaux émis et reçus par chacune des pastilles, - L'aide à la détection de données corrompues et/ou de données portant à conclure quant à des déficiences cognitives, - La modélisation 3D de l'état du cerveau du patient au cours du temps, - L'aide au diagnostic des déficiences cognitives, - La projection de l'évolution de l'état du cerveau du patient. Le dispositif selon l'invention pallie beaucoup d'inconvénients 10 rencontrés dans l'art antérieur: gestion et entretiens des machines, allègement des coûts humains et matériels, apprentissage de leurs manipulations, délais de prise en charge du patient, de délivrance du diagnostic et l'éventuelle prescription de médicaments; le dispositif selon l'invention 15 s'adapte rapidement au patient grâce à une analyse et interprétation du comportement du cerveau en temps quasi-réel, apportant une palliation aux déficits dynamique. Finalement, le dispositif selon l'invention permet d'obtenir des données fiables (puisque les capteurs se situent en-dessous 20 de la peau) qui permettent un bon suivi médical et la possibilité d'obtenir un traitement médicamenteux plus adapté et moins lourd en effets secondaires indésirables. Par suite, les technologies embarquées développées ici peuvent être utilisées pour la création d'encéphalogramme sans 25 fil et embarqué sur l'utilisateur. Il pourra être utilisé dans tous les cas où les encéphalogrammes sont utilisés actuellement ; particulièrement lorsqu'il n'est pas nécessaire que le patient reste à l'hôpital pendant la durée de l'examen ou que celui-ci est de longue durée. Dans le cas de mesure et 30 quantification du comportement du cerveau après amputation de membres, retrait d'organe, paralysation ou opérations chirurgicales de manière générale; pour pallier à l'éventuelle désorganisation du cerveau, réduire les douleurs postopératoire ou encore prévenir des états dépressifs. Aussi, ce dispositif peut être utilisé pour auto-application, pour la stimulation de régions du cerveau spécifiques à la création d'actions cognitives particulières et augmenter la capacité cérébrale de l'utilisateur. Pour l'enregistrement et la quantification des performances sportives dans le but d'adapter l'entrainement. D'autres applications de mêmes types peuvent être trouvées. REVENDICATIONS1) Dispositif de palliation dynamique de déficits cognitifs liés à des maladies neuropsychiatriques et/ou à des conditions neuropathologiques caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - Une pastille (7) incluant au moins : o Un capteur (1) permettant la mesure et l'enregistrement, à temps réguliers des signaux électriques émis par l'ensemble de neurones au-dessus duquel la pastille (7) est posée, o Un émetteur (2) permettant d'émettre, à temps réguliers, des signaux d'excitation électrique à fréquences et amplitudes modulables à l'ensemble de neurones au-dessus duquel la pastille (7) est posée, dans le but de pallier aux déficits cognitifs diagnostiqués, o Un système de communication RF (4), permettant d'envoyer et de recevoir des métadonnées (5,6) vers ou en provenance d'autres pastilles (7) et/ou du point d'ancrage (8), o Un microcontrôleur (3) permettant, à une échelle locale, de gérer, d'enregistrer et de traiter les signaux captés, de contrôler le système de communication RF (4) et l'émission des signaux d'excitation ainsi que leur paramètres variables, o Un système d'alimentation. - Un point d'ancrage incluant au moins :o Un système de communication RF (4), permettant d'envoyer et de recevoir des métadonnées (5,6) vers ou en provenance des différentes pastilles (7), ainsi que le téléchargement de métadonnées vers le logiciel spécifié, o Un microcontrôleur permettant, à une échelle globale, de gérer, d'enregistrer et de traiter les données reçues des différentes pastilles (7), de contrôler le système de communication RF (4) pour l'envoie de données spécifiques aux différentes pastilles (7), o Un système d'alimentation. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système d'alimentation de chaque pastille (7) et de chaque point d'ancrage (8) comprend une batterie rechargeable et un module de recharge. 3) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les éléments (1, 2, 3, 4) constituant chaque pastille (7), et chaque point d'ancrage (8) sont disposés dans la partie (9) pourvues de micro- aiguilles (10) permettant une fixation cutanée des pastilles (7), et points d'ancrage (8) ainsi qu'une amélioration dans la transmission des signaux électriques d'excitation par l'émetteur (2) et dans la réception des signaux électriques par le capteur (1) pour les pastilles (7) .