Brevet FR3163548A1 — publié le 20251226

L’invention concerne un système de caractérisation de la structure de tissus d’un être vivant, comprenant : Un dispositif de perforation (1) des tissus comprenant au moins une première aiguille (10) et une deuxième aiguille (11), la première aiguille et la deuxième étant destinées à être enfoncées à travers lesdits tissus, la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) étant chacune instrumentée à l’aide respectivement d’une première électrode (100) et d’une deuxième électrode (110), Des moyens de mesure sur lesquels sont connectées la première électrode (100) et la deuxième électrode (110), Un dispositif texturomètre (2) relié auxdits moyens de mesure, la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) étant montées sur le dispositif texturomètre (2), les moyens de mesure étant configurés pour acquérir des deuxièmes données de mesure (D2), relatives à une force de pénétration de la première aiguille (10) et de la deuxième aiguille (11) lors de leur enfoncement à travers les tissus. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 Système de caractérisation de la structure de tissus d’un être vivant Domaine technique de l'invention L’invention concerne un système de caractérisation de la structure de tissus d’un être vivant. Etat de la technique Dans certaines applications, il s’avère pertinent de connaître la structure des tissus d’un être vivant, notamment des différentes couches formant ces tissus. C’est par exemple le cas lorsque l’on souhaite injecter un composé tel qu’un agent thérapeutique à une profondeur déterminée sous la peau de l’être vivant. Il est alors utile de connaître l’histologie de la peau de l’être vivant, c’est-à-dire les différentes couches de la peau et l’épaisseur de chaque couche. Lorsque ces données sont connues, il est ainsi plus aisé de venir administrer un produit à la profondeur souhaitée. Actuellement, il est connu d’utiliser un patch de micro-aiguilles permettant d’administrer des agents thérapeutiques appropriés lorsque cela est nécessaire en tenant compte des paramètres physiologiques de l’être vivant. Ce principe est décrit dans la publication référencée : C. O'Mahony et al ., "Embedded sensors for Micro Transdermal Interface Platforms ( MicroTIPs )," 2016 Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS (DTIP) , Budapest, Hungary , 2016, pp. 1-5, doi : 10.1109/DTIP.2016.7514859. Ce type de dispositif se présente sous la forme d’un patch et est adapté pour délivrer les agents thérapeutiques dans les premières couches de la peau de l’être vivant. Il n’est pas adapté pour déterminer la profondeur à laquelle les micro-aiguilles doivent être enfoncées, afin de s’assurer que les agents thérapeutiques sont bien administrés à la profondeur appropriée. Le but de l’invention est donc de proposer une solution adaptée pour caractériser les tissus d’un être vivant, par exemple les différentes couches de la peau d’un être vivant. Il est alors possible, par exemple, de détecter la présence d’une infection et, in fine, de pouvoir administrer un agent thérapeutique ou autre composé, à la profondeur souhaitée. Ce but est atteint par un système de caractérisation de la structure de tissus d’un être vivant, comprenant : Un dispositif de perforation des tissus comprenant au moins une première aiguille et une deuxième aiguille, la première aiguille et la deuxième étant destinées à être enfoncées à travers lesdits tissus, la première aiguille et la deuxième aiguille étant chacune instrumentée à l’aide respectivement d’une première électrode et d’une deuxième électrode, Des moyens de mesure sur lesquels sont connectées la première électrode et la deuxième électrode, les moyens de mesure étant configurés pour acquérir des premières données de mesure d’au moins un paramètre mesuré entre la première électrode et la deuxième électrode, lorsque la première aiguille et la deuxième aiguille sont enfoncées à travers les tissus, Une unité de traitement configurée pour traiter lesdites premières données de mesure, Le système comportant : Un dispositif texturomètre relié auxdits moyens de mesure, la première aiguille et la deuxième aiguille étant montées sur le dispositif texturomètre, les moyens de mesure étant configurés pour acquérir des deuxièmes données de mesure, relatives à une force de pénétration de la première aiguille et de la deuxième aiguille lors de leur enfoncement à travers les tissus, L’unité de traitement étant configurée pour traiter lesdites deuxièmes données de mesure en liaison avec lesdites premières données de mesure en vue de déterminer la structure desdits tissus. Selon une réalisation particulière, le système comporte au moins une aiguille qui est creuse. Selon une autre réalisation particulière, la première aiguille et la deuxième aiguille sont positionnées en parallèle. Selon une autre réalisation particulière, la première aiguille et la deuxième aiguille sont arrangées de manière concentrique. Selon une autre réalisation particulière, la première aiguille et la deuxième aiguille sont montées sur un même élément support adapté sur le dispositif texturomètre. Selon une autre réalisation particulière, les premières données de mesure sont des données d’impédance mesurées entre la première électrode et la deuxième électrode. Selon une autre réalisation particulière, les deuxièmes données de mesure sont des données relatives à la force de pénétration de la première aiguille et de la deuxième aiguille dans les tissus. L’invention concerne également un procédé de détermination de la structure de tissus d’un être vivant, ledit procédé étant mis en œuvre à l’aide du système tel que défini ci-dessus. Selon une réalisation particulière, le procédé comporte une étape de détermination d’un changement de couche par détection d’une forte baisse desdites deuxièmes données de mesure. Selon une autre réalisation particulière, les premières données de mesure sont des données d’impédance mesurées entre la première électrode et la deuxième électrode, le procédé comportant une étape de détermination de la profondeur d’une couche par détection d’un plateau d’impédance dans les premières données de mesure. L’invention présente notamment l’intérêt de pouvoir déterminer l’histologie de la peau d’un être vivant. Ce sera notamment le cas pour des applications d’identification d’un type de carcinome, en évaluant les épaisseurs des couches constitutives de la peau et des couches de cellules cancéreuses. On vient ainsi déterminer à quelle profondeur se situe l’infection, pour remonter au type de carcinome et ainsi adapter in fine le traitement à apporter. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit, faite en liaison avec les figures listées ci-dessous : La FIG. 1 représente de manière schématique le système de caractérisation conforme à l’invention ; La FIG. 2 montre une alternative de réalisation du dispositif de perforation pouvant être employée dans le système de l’invention ; La FIG. 3 montre le système de caractérisation de l’invention de la FIG. 1 en interaction avec des tissus d’un être vivant, composés de plusieurs couches superposées éventuellement de propriétés mécaniques et électriques distinctes ; La FIG. 4 montre deux diagrammes illustrant les données de mesure recueillies grâce au système de caractérisation de l’invention ; Description détaillée d'au moins un mode de réalisation En référence aux figures 1 à 3, l’invention vise un système de caractérisation de la structure de tissus d’un être vivant. Le système comporte : Un dispositif de perforation des tissus 1, Un dispositif texturomètre 2, Des moyens de mesure, configurés pour acquérir des premières données de mesure D1 en provenance du dispositif de perforation 1 et des deuxièmes données de mesure D2 en provenance du dispositif texturomètre 2, Une unité de traitement UC chargée de traiter les premières données de mesure et les deuxièmes données de mesure, en vue de caractériser la structure des tissus de l’être vivant. De manière plus précise, le dispositif de perforation 1 comporte une première aiguille 10 et une deuxième aiguille 11. Chaque aiguille est avantageusement de type micro-aiguille, c’est-à-dire avec un diamètre inférieur au millimètre. Les deux aiguilles sont par exemple identiques, en section et en longueur, positionnées de manière adjacente et en parallèle ( FIG. 1 ). Les deux aiguilles sont positionnées suffisamment proches l’une de l’autre de manière à venir perforer une même couche de manière simultanée, dans les mêmes conditions. Les deux aiguilles 10, 11 peuvent être également de formes distinctes. Elles peuvent par exemple être intégrées de manière concentrique, l’une d’elles étant agencée en périphérie de l’autre. La FIG. 2 montre cette configuration particulière. Chaque aiguille peut disposer d’une configuration pleine ou creuse, c’est-à-dire avec un canal axial longitudinal. Ce canal peut permettre l’injection d’un agent thérapeutique ou autre composé. Les deux aiguilles 10, 11 sont avantageusement portées par un même élément support 3. Selon une particularité de l’invention, chaque aiguille 10, 11 porte au moins une électrode. La première aiguille 10 porte ainsi une première électrode 100 et la deuxième aiguille 11 porte une deuxième électrode 110. Chaque aiguille est ainsi instrumentée avec son électrode. L’électrode est avantageusement agencée au plus près de l’extrémité de perforation de l’aiguille. Avantageusement, l’électrode est réalisée sur une surface peu étendue de manière à localiser la mesure sur une couche déterminée, sans déborder sur une couche adjacente. Les deux électrodes 100, 110 sont par exemple reliées aux moyens de mesure, comportant par exemple un potentiostat, adapté pour réaliser une mesure d’impédance entre les deux électrodes. En alternative, les deux électrodes peuvent être employées pour mesurer tout autre paramètre, tel qu’un paramètre électrochimique (pH par exemple). Dans ce cas, chaque électrode est fonctionnalisée selon le paramètre électrochimique à mesurer. Il est également possible d’instrumenter chaque aiguille avec plusieurs électrodes, afin de venir mesurer plusieurs paramètres distincts (impédance, pH,…). Chaque électrode peut être réalisée par le dépôt d’une couche conductrice. Selon le paramètre mesuré, le matériau de la couche sera choisi différent. Pour la mesure d’un paramètre électrochimique, l’une des deux électrodes est une électrode de mesure et l’autre est une électrode de référence. Pour former l’électrode de mesure, la couche conductrice peut être une encre conductrice à base d'ions métalliques ou de polymères organiques conducteurs tels que le polythiophène (PT), le poly(octylthiophène) (POT), la polyaniline (PANI) éventuellement dopée avec de l’acide dodecylbenzènesulfonique (DBSA), le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) couplé au poly(styrène sulfonate) de sodium (PEDOT:PSS), le polypyrrole ou le polyphthalocyanine. L’électrode de référence utilisée est par exemple réalisée sous forme d’un dépôt d’une encre de type Ag/AgCl. Les extrémités des aiguilles 10, 11 sont avantageusement positionnées à la même hauteur de sorte que les deux aiguilles pénètrent chaque couche des tissus de manière simultanée. Par ailleurs, il faut noter que le dispositif de perforation 1 peut disposer de plus de deux aiguilles et donc éventuellement de plus de deux électrodes, afin d’augmenter le nombre de mesures et/ou le nombre de paramètres mesurés. Le système de l’invention présente la particularité de disposer d’un dispositif texturomètre 2. Un tel dispositif texturomètre 2 est utilisé pour mesurer les propriétés rhéologiques et les structures géométriques composant la texture d’un composé. Dans le cas d’espèce, il s’agit par exemple de venir mesurer la texture de tissus vivants, par exemple la peau, pour en déduire les propriétés mécaniques de ses différentes couches, et notamment les différences de structures qui peuvent exister d’une couche à l’autre. Le dispositif texturomètre 2 est associé au dispositif de perforation pour en déduire la variation de la force appliquée lors de la pénétration à travers les tissus. Les moyens de mesure sont configurés pour acquérir les deuxièmes données de mesure D2 fournies par le dispositif texturomètre 2. De manière avantageuse, l’élément support 3 des aiguilles est monté directement sur le dispositif texturomètre 2 afin de mesurer une seule force de pénétration de l’ensemble formé par les deux aiguilles. Le système comporte également une unité de traitement UC. Cette unité de traitement UC est chargée de traiter les premières données de mesure D1 et les deuxièmes données de mesure D2. L’unité de traitement UC est apte à corréler les premières données de mesure D1 et les deuxièmes données de mesure D2 pour déduire la topologie des différentes couches traversées par les aiguilles. La FIG. 3 montre ainsi le dispositif de perforation 1 employé dans l’invention venant s’enfoncer à travers plusieurs couches C1, C2, C3 superposées, de duretés différentes et de compositions différentes. La FIG. 4 montre deux diagrammes illustrant la corrélation mise en œuvre entre les premières données de mesure (l’impédance en Ohm dans ce cas) et les deuxièmes données de mesure (la force en N appliquée pour la pénétration des aiguilles), en fonction du temps.. Les aiguilles sont déplacées à vitesse constante, permettant ainsi de corréler le temps et la distance parcourue par chaque aiguille et donc de déterminer leur profondeur d’enfoncement. Entre T0 et T1 : Les deux aiguilles 10, 11 sont encore dans l’air. L’impédance mesurée est donc très forte et la force appliquée pour déplacer le dispositif de perforation dans l’air est quasi-nulle, sans aucune résistance. A T1 : Les aiguilles pénètrent une première couche. La force nécessaire pour perforer cette première couche augmente progressivement et on constate que l’impédance mesurée diminue fortement, synonyme d’un changement de milieu. Entre T1 et T2 : On se situe majoritairement sur un plateau au niveau de l’impédance, indiquant que les aiguilles sont toujours dans la première couche. La force exercée pour traverser cette première couche reste faible, indiquant que cette première couche est réalisée dans un matériau plutôt mou. A T2 : Les aiguilles atteignent une deuxième couche, plus dure que la première. On constate en effet une augmentation de l’impédance et une augmentation de la force nécessaire pour pénétrer à travers cette deuxième couche. Entre T2 et T3 : Les aiguilles traversent cette deuxième couche. A T3 : Les aiguilles atteignent une troisième couche. On constate en effet que l’impédance atteint un nouveau plateau, tandis que la force de pénétration augmente. La force nécessaire pour traverser cette nouvelle couche est plus importante que celle appliquée pour traverser les couches précédentes. Entre T3 et T4 : Les aiguilles sont toujours dans cette troisième couche, l’impédance restant constante et la force nécessaire à la pénétration augmentant au cours du temps. A T4 : Une surface est perforée par les aiguilles.. On constate en effet une baisse brutale de la force appliquée, synonyme de perforation. De plus l’impédance chute également fortement. Entre T4 et T5 : Après perforation, les aiguilles pénètrent à travers une quatrième couche. Entre T5 et T6 et entre T6 et T7: une fois la quatrième couche traversée, on constate à nouveau une montée progressive de la force nécessaire à la pénétration ainsi qu’une remontée de l’impédance, jusqu’à un nouveau plateau. A T7 : On constate une nouvelle perforation, comme à T4. On constate en effet une baisse brutale de force appliquée et de l’impédance. Après T7 : L’impédance est sur nouveau plateau, synonyme que l’on reste dans un même milieu. La corrélation des données fournies par le texturomètre et des données fournies par la mesure d’impédance permet de s’assurer de la présence d’un changement de couche et de milieu. En effet, le changement de couche par perforation est indiqué par une baisse brutale de la force nécessaire à la perforation, tandis que le changement de milieu est symbolisé par une variation de l’impédance. Par ailleurs, un plateau d’impédance permet d’indiquer que les aiguilles sont toujours au sein d’une même couche et qu’il s’agit d’une simple déformation mécanique de la couche traversée. Les deux types de données acquises permettent ainsi de distinguer entre la déformation d’une couche et la perforation d’une couche. En effet, avec une seule mesure d’impédance, on ne pourrait pas forcément distinguer un changement de couche. La variation brutale de la force de pénétration permet de détecter le changement de couche via la perforation. L’unité de traitement est configurée pour corréler les premières données de mesure D1 et les deuxièmes données de mesure D2. En sortie, elle est ainsi capable de déterminer le nombre de couches distinctes traversées par les aiguilles, ainsi qu’une estimation de l’épaisseur de chaque couche en tenant compte de la profondeur d’enfoncement de chaque aiguille dans les tissus. Une fois la structure des tissus caractérisée, il est possible d’utiliser les informations relatives à cette structure pour détecter la présence d’une infection (présence de cellules cancéreuses) et éventuellement d’administrer un composé, par exemple un agent thérapeutique, à la profondeur souhaitée. En effet, grâce à l’invention, à partir du nombre de couches de la structure et l’épaisseur de chaque couche de la structure, il est possible de venir adapter la profondeur d’enfoncement d’une aiguille employée pour administrer le composé souhaité. Il faut noter que dans le cas où au moins une aiguille du dispositif de perforation est creuse, celle-ci peut être employée directement pour l’administration du composé. Système de caractérisation de la structure de tissus d’un être vivant, comprenant : Un dispositif de perforation (1) des tissus comprenant au moins une première aiguille (10) et une deuxième aiguille (11), la première aiguille et la deuxième étant destinées à être enfoncées à travers lesdits tissus, la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) étant chacune instrumentée à l’aide respectivement d’une première électrode (100) et d’une deuxième électrode (110), Des moyens de mesure sur lesquels sont connectées la première électrode (100) et la deuxième électrode (110), les moyens de mesure étant configurés pour acquérir des premières données de mesure (D1) d’au moins un paramètre mesuré entre la première électrode et la deuxième électrode, lorsque la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) sont enfoncées à travers les tissus, Une unité de traitement (UC) configurée pour traiter lesdites premières données de mesure, caractérisé en ce que le système comporte : Un dispositif texturomètre (2) relié auxdits moyens de mesure, la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) étant montées sur le dispositif texturomètre (2), les moyens de mesure étant configurés pour acquérir des deuxièmes données de mesure (D2), relatives à une force de pénétration de la première aiguille (10) et de la deuxième aiguille (11) lors de leur enfoncement à travers les tissus, L’unité de traitement (UC) étant configurée pour traiter lesdites deuxièmes données de mesure en liaison avec lesdites premières données de mesure en vue de déterminer la structure desdits tissus. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins une aiguille (10) est creuse. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) sont positionnées en parallèle. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) sont arrangées de manière concentrique. Système selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première aiguille (10) et la deuxième aiguille (11) sont montées sur un même élément support (3) adapté sur le dispositif texturomètre (2). Système selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les premières données de mesure (D1) sont des données d’impédance mesurées entre la première électrode (100) et la deuxième électrode (110). Procédé de détermination de la structure de tissus d’un être vivant, caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre à l’aide du système tel que défini dans l’une des revendications 1 à 6. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de détermination d’un changement de couche par détection d’une forte baisse desdites deuxièmes données de mesure (D2). Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les premières données de mesure sont des données d’impédance mesurées entre la première électrode (100) et la deuxième électrode (110) et en ce que le procédé comporte une étape de détermination de la profondeur d’une couche par détection d’un plateau d’impédance dans les premières données de mesure (D1).