Brevet FR3132835A1 — publié le 20230825

L’invention concerne un capteur à microaiguilles comprenant une base (10), au moins un module élémentaire (11) de support de microaiguille(s) (6), le module élémentaire (11) comprenant un support (110), le support (110) comprenant une première surface (12) et une deuxième surface (13) opposée à la première surface (12), la première surface (12) étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille (6) faisant saillie depuis la première surface (12) du support (110), le module élémentaire (11) est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale (111, 112) comprend un renfoncement (115, 116) recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire (11) étant inférieure ou égale à 5 mm 2 et le support (110) comprend une partie plane (116) définie sur la première surface (12) dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm 2 . Figure pour l’abrégé : FIGURE 3 Capteur à microaiguilles comprenant une base, au moins un module élémentaire de support de microaiguille L’invention concerne les dispositifs prêt-à-porter ou « wearables » utilisés dans des systèmes de surveillance corporelle, par exemple pour le relevé et le suivi de paramètres biochimiques du corps humain, de tels dispositifs comprenant un capteur à micro-aiguilles. ETAT DE LA TECHNIQUE Certaines pathologies comme le diabète nécessitent une surveillance quotidienne de paramètres biochimiques du corps humain, en particulier des concentrations en certains composés (la glycémie dans l’exemple du glucose). Pour cela, il est courant de piquer un point de la peau de sorte à faire perler une goutte de sang, et d’analyser cette goutte soit de façon réactive (par exemple avec une bandelette), soit de façon électronique (par exemple par au moins un capteur analytique), de façon à estimer le ou les paramètres cibles. On connait aujourd’hui des systèmes évolués bien moins invasifs qui se contentent d’analyser le liquide interstitiel, c’est-à-dire le fluide qui remplit l'espace entre les capillaires sanguins et les cellules. Il a en effet une composition ionique proche de celle du plasma sanguin. Ces systèmes évolués permettent ainsi de surveiller les paramètres biochimiques souhaités de façon transcutanée, sans nécessité de percer régulièrement la peau et de prélever. En particulier, il a été proposé un dispositif porté au poignet appelé GlucoWatch, mettant en œuvre un phénomène appelé iontophorèse (ou ionophorèse) dans lequel un champ électrique permet « d’attirer » le liquide interstitiel à travers la peau jusqu’à un capteur sur la paroi du dispositif. Ce concept a cependant été abandonné rapidement car 6% seulement des patients supportaient la douleur d’extraction électrique. De surcroît les résultats des mesures étaient peu fiables. Il a été proposé alternativement des sondes transcutanées prenant la forme d’un patch autocollant plaquant un « capteur-microaiguille » juste sous la peau, de sorte à mettre le capteur en communication fluidique permanente avec le liquide interstitiel, pour une surveillance continue. De nombreux systèmes proposés comprennent plusieurs micro-microaiguilles disposés sur un support, des ensembles différents de micro-aiguilles définissant des électrodes pour la mesure d’un analyte dans le liquide interstitiel. Pour obtenir une bonne mesure de l’analyte, ces systèmes nécessitent d’avoir un grand nombre de micro-aiguilles. En effet, plus le nombre de micro-aiguilles pour une électrode est grand plus le signal détecté est fort. En particulier, comme illustré sur la , un réseau R de micro-aiguilles (représentées par des points) définit une électrode de travail WE et une électrode de référence REF et parfois une contre-électrode CE. Chaque micro-aiguille constitue une partie d’une électrode (WE, REF ou CE). Les microaiguilles sont de petites tailles et nécessitent d’être en grand nombre pour obtenir une bonne qualité de mesure. Or, le grand nombre de micro-aiguilles pose toutefois plusieurs problèmes. Plus le nombre est important, plus les irritations de la peau sont importantes. Également, plus le nombre est important plus il est difficile pour les micro-aiguilles de pénétrer la peau (effet fakir). Enfin, plus le nombre est important, plus la surface occupée par les micro-aiguilles est importante ce qui rend difficile l'utilisation de ces micro-aiguilles dans un dispositif portable. Il existe donc un besoin de pouvoir proposer un capteur à microaiguilles dont la répartition des aiguilles est plus compacte et le nombre de microaiguilles moindre sans que cela soit au détriment de la mesure. L’invention répond à ces besoins. A cet effet, l’invention propose un capteur à microaiguilles comprenant une base, au moins un module élémentaire de support de microaiguille(s), le module élémentaire comprenant un support, le support comprenant une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface, la première surface étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille faisant saillie depuis la première surface du support, le module élémentaire est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale comprend un renfoncement recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire étant inférieure ou égale à 5 mm 2 et le support comprend une partie plane définie sur la première surface dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm 2 . L’invention, selon le premier aspect, est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - la microaiguille est distante des extrémités du module élémentaire d’une distance supérieure ou égal à 100 microns ; - le module élémentaire comprend au moins deux pions faisant saillie depuis la deuxième surface du support, les pions étant insérés dans des orifices formés dans la base de manière à limiter une rotation du module élémentaire par rapport à la base dans une direction parallèle à la base et une rotation dans une direction perpendiculaire à la base ; - la partie plane présente de préférence une longueur inférieure ou égale à 1,1 mm, une largeur inférieure à 0,6 mm et une hauteur inférieure ou égale à 0,5 mm, ces dimensions correspondant à celles d’un composant monté en surface du type CMS 0402 ; - le support comprend deux renfoncements chacun disposés sur deux faces différentes, les renfoncements étant recouverts d’un dépôt conducteur ; - dans lequel la première surface et la deuxième surface du support sont recouvertes d’un dépôt conducteur ; - dans lequel au moins une extrémité du support est une zone d’épaisseur non constante qui s’amincit dans une direction longitudinale du module élémentaire ; - le module élémentaire est monté fixe sur la base, de préférence au moyen d’une colle conductrice ; - le capteur comprend au moins deux modules élémentaires, les micro-aiguilles d’un module élémentaire étant affectées à un réseau d’électrodes pour la mesure d’au moins une concentration donnée d’un analyte donné, le réseau comprenant une électrode de travail, une électrode de référence et éventuellement une contre-électrode, les modules élémentaires étant agencées sur la base de sorte que la distance entre un sommet de chaque microaiguille de l’électrode de travail avec un sommet d’au moins une microaiguille de l’électrode de référence est inférieure ou égale à 2,5 mm et de préférence à 1,5 mm, chaque réseau comprenant un nombre de modules répartis sur 1,5 cm 2 ; - le réseau comprend également au moins une contre électrode constituée d’au moins une micro-aiguille, la distance entre un sommet de chaque microaiguille de l’électrode de travail avec un sommet d’au moins une microaiguille de la contre électrode étant inférieure ou égale 2,5 mm et de préférence à 1,5mm ; L’invention concerne, selon un deuxième aspect, un procédé de fabrication d’un capteur à microaiguilles, comprenant une étape de montage d’un module élémentaire de support de microaiguille(s) sur la base, le module élémentaire comprenant un support, le support comprenant une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface, la première surface étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille saillie depuis la première surface du support, le module élémentaire est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale comprend un renfoncement recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire étant inférieure ou égale à 5 mm 2 et le support comprend une partie plane définie sur la première surface dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm 2 . L’invention, selon le deuxième aspect, est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - un substrat comprend une matrice de modules élémentaires, les renfoncements de deux modules élémentaires côté à côté définissant un passage, le procédé comprenant une étape consistant à déposer une couche conductrice sur le substrat de manière à recouvrir les premières et deuxièmes surfaces des modules élémentaires incluant le passage ; - le procédé selon le deuxième aspect de l’invention comprend une étape de découpage de chaque module élémentaire de la matrice pour désolidariser le module élémentaire de la matrice, un dépôt conducteur étant présent au niveau d’au moins une face du module à l’issue du découpage. Ainsi avec le capteur de l’invention, on peut répartir les microaiguilles d’une manière optimale pour permettre d’obtenir une mesure précise. Le capteur de l’invention permet en effet de rapprocher les microaiguilles d’électrodes différentes pour augmenter le signal mesuré par les électrodes. Dès lors, le nombre de micro-aiguilles total peut être réduit ainsi que la surface totale occupée par un réseau de microaiguilles. Une telle réduction de surface est particulièrement avantageuse dans le cas d’un capteur à micro-aiguilles positionné sur la peau car les irritations dues aux micro-aiguilles sont réduites. En outre, comme le nombre de micro-aiguilles est réduit, les micro-aiguilles pénètrent plus facilement la peau. Le positionnement du capteur est donc facilité et est plus confortable à l’usage notamment lorsque le dispositif est porté au poignet sensiblement au même endroit par l’utilisateur. 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 être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la illustre un agencement de microaiguilles de type connu ; - la illustre un dispositif de mesure d’un analyte selon l’invention ; - les figures 3, 4 et 5 illustrent un module élémentaire d’un capteur selon l’invention selon plusieurs points de vue ; - les figures 6 et 7 illustrent deux agencements de microaiguilles d’un capteur selon l’invention ; - les figures 8a et 8b illustrent des mouvements possibles d’un module élémentaire d’un capteur selon l’invention ; - la illustre des étapes d’un procédé de fabrication d’un capteur selon l’invention ; - la illustre un substrat comprenant plusieurs modules élémentaires utilisé dans un procédé de fabrication d’un capteur selon l’invention. Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. Capteur à microaiguilles comprenant une base (10), au moins un module élémentaire (11) de support de microaiguille(s) (6), le module élémentaire (11) comprenant un support (110), le support (110) comprenant une première surface (12) et une deuxième surface (13) opposée à la première surface (12), la première surface (12) étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille (6) faisant saillie depuis la première surface (12) du support (110), le module élémentaire (11) est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale (111, 112) comprend un renfoncement (115, 116) recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire (11) étant inférieure ou égale à 5 mm 2 et le support (110) comprend une partie plane (116) définie sur la première surface (12) dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm 2 . Capteur selon la revendication 1, dans lequel la microaiguille (6) est distante des extrémités (111, 112, 113, 114) du module élémentaire (11) d’une distance supérieure ou égal à 100 microns. Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le module élémentaire (11) comprend au moins deux pions (14) faisant saillie depuis la deuxième surface (13) du support (110), les pions (14) étant insérés dans des orifices (15) formés dans la base (10) de manière à limiter une rotation du module élémentaire (11) par rapport à la base (10) dans une direction (D1) parallèle à la base (10) et une rotation dans une direction (D2) perpendiculaire à la base (10). Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la partie plane (116) présente de préférence une longueur inférieure ou égale à 1,1 mm, une largeur inférieure à 0,6 mm et une hauteur inférieure ou égale à 0,5 mm, ces dimensions correspondant à celles d’un composant monté en surface du type CMS 0402. Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (110) comprend deux renfoncements (115, 116) chacun disposés sur deux faces différentes, les renfoncements (115, 116) étant recouverts d’un dépôt conducteur. Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la première surface (12) et la deuxième surface (13) du support (110) sont recouvertes d’un dépôt conducteur. Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une extrémité du support (110) est une zone d’épaisseur non constante qui s’amincit dans une direction longitudinale du module élémentaire. Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module élémentaire (11) est monté fixe sur la base (10), de préférence au moyen d’une colle conductrice. Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux modules élémentaires (11), les micro-aiguilles d’un module élémentaire étant affectées à un réseau d’électrodes pour la mesure d’au moins une concentration donnée d’un analyte donné, le réseau comprenant une électrode de travail, une électrode de référence et éventuellement une contre-électrode, les modules élémentaires étant agencées sur la base (10) de sorte que la distance (d1) entre un sommet de chaque microaiguille (6) de l’électrode de travail (WE) avec un sommet d’au moins une microaiguille de l’électrode de référence (REF) est inférieure ou égale à 2,5 mm et de préférence à 1,5 mm, chaque réseau comprenant un nombre de modules répartis sur 1,5 cm 2 . Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le réseau (R1) comprend également au moins une contre électrode (CE) constituée d’au moins une micro-aiguille (6), la distance (d2) entre un sommet de chaque microaiguille (6) de l’électrode de travail (WE) avec un sommet d’au moins une microaiguille de la contre électrode (CE) étant inférieure ou égale 2,5 mm et de préférence à 1,5mm. Procédé de fabrication d’un capteur à microaiguilles selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de montage (MON) d’un module élémentaire (11) de support de microaiguille(s) (6) sur la base (10), le module élémentaire (11) comprenant un support (110), le support (110) comprenant une première surface (12) et une deuxième surface (13) opposée à la première surface (12), la première surface (12) étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille (6) faisant saillie depuis la première surface (12) du support (110), le module élémentaire (11) est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale (111, 112) comprend un renfoncement (115, 116) recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire (11) étant inférieure ou égale à 5 mm 2 et le support (110) comprend une partie plane (116) définie sur la première surface (12) dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm 2 . Procédé selon la revendication 11, un substrat (S) comprend une matrice de modules élémentaires (11), les renfoncements de deux modules élémentaires côté à côté définissant un passage (16), le procédé comprenant une étape consistant à déposer une couche conductrice (DEP) sur le substrat (S) de manière à recouvrir les premières et deuxièmes surfaces des modules élémentaires (11) incluant le passage (16). Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 12, comprenant une étape de découpage (DEC) de chaque module élémentaire (11) de la matrice pour désolidariser le module élémentaire (11) de la matrice, un dépôt conducteur étant présent au niveau d’au moins une face du module à l’issue du découpage.