FR2967342A1 - Dispositif de caracterisation des proprietes mecaniques d'un materiau a faible module d'elasticite - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de caractérisation de propriétés mécaniques d'un matériau (S) à faible module d'élasticité, comportant une surface d'application (3) et un mécanisme de sollicitation mécanique (5), ledit mécanisme de sollicitation mécanique comportant : - un indenteur mobile (6) au moins en translation verticale pour procurer un appui sensiblement normal audit matériau et à ladite surface d'application (3), - au moins un moyen de translation (14) dudit indenteur suivant un axe vertical Z-Z'depuis une position de référence dans laquelle l'indenteur n'est pas en contact avec le matériau (S) et - au moins un capteur (11) de mesure de l'effort appliqué par l'indenteur sur le matériau (S) suivant une direction normale à la surface d'application sur le matériau, et - au moins un capteur de position (20) apte à déterminer la position verticale dudit indenteur (6) par rapport à ladite position de référence.

Description

La présente invention concerne le domaine de la détermination et caractérisation des propriétés mécaniques de matériaux à faible module d'élasticité. L'invention trouve notamment une application dans le domaine de l'observation et du diagnostic de l'état de la peau chez l'homme ou l'animal. L'invention s'applique plus particulièrement au domaine du diagnostic de pathologies dermatologiques et de vieillissement de la peau par mesure des propriétés mécaniques de la peau humaine ou animale in vivo et de manière non invasive.

Actuellement, il existe peu, s'il en existe, d'outils d'analyse et/ou de diagnostic de pathologies cutanées in vivo, que ce soit pour l'homme ou l'animal. Dans une grande majorité de cas, les personnes chargées de procéder à de tels diagnostics n'ont pour procéder que leurs seuls yeux et connaissances théoriques pour observer les tissus cutanés à analyser chez les patients concernés et poser un premier diagnostic. Le diagnostic définitif découle ensuite dans une majorité de cas d'analyses approfondies en laboratoires (biopsies) de fragments de tissus cutanés pathologiques après prélèvement de ceux-ci sur les patients. Cependant, le diagnostic "'analytique" consécutif à un prélèvement permet bien de déterminer une pathologie et donc le traitement applicable à celle-ci sans pour autant permettre une analyse fine et une compréhension pour les personnels médicaux des propriétés mécaniques des tissus cutanés touchés ni même des mécanismes biophysiques intervenant au niveau de ces tissus. Cette compréhension fine des propriétés des tissus cutanés constitue un réel enjeu pour l'avenir dans le domaine de la recherche dermatologique, en particulier pour permettre une meilleure compréhension des mécanismes de vieillissement de la peau et donc adapter la lutte médicale contre ces mécanismes. Il existe bien quelques dispositifs utilisés dans certains services de dermatologie ou laboratoires de cosmétique pour évaluer de manière qualitative certaines caractéristiques du comportement mécanique de la peau. Néanmoins, ces appareils sont peu précis, leurs résultats sont difficilement interprétables et ils sont inutilisables sur toutes les zones du corps. Aussi, un premier objectif de la présente invention est de fournir un dispositif d'analyse qui permette une meilleure compréhension des mécanismes biophysiques mis en jeu lors du processus de vieillissement naturel ou pathologique de la peau. Un autre objectif de l'invention consiste à fournir un dispositif d'analyse adapté pour un diagnostic ambulatoire de pathologies cutanées, de façon rapide et simple par tout personnel médical, dans les centres hospitaliers et les cabinets de dermatologies notamment. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un dispositif d'analyse qui permette une détermination objective et fiable des propriétés mécaniques de tout matériau à faible module d'élasticité. Ces différents objectifs sont atteints grâce à un dispositif de caractérisation de propriétés mécaniques d'un matériau à faible module d'élasticité comportant une surface d'application sur un dit matériau. Selon l'invention, ce dispositif comporte également un mécanisme de sollicitation mécanique du matériau à faible module d'élasticité au travers de la surface d'application, ledit mécanisme de sollicitation mécanique comportant un indenteur mobile au moins en translation verticale pour procurer un appui sur le matériau à faible module d'élasticité selon une direction sensiblement normale audit matériau et à ladite surface d'application. Le mécanisme de sollicitation mécanique comporte également au moins un moyen de translation dudit indenteur suivant un axe vertical Z-Z' depuis une position de référence dans laquelle l'indenteur n'est pas en contact du matériau à faible module d'élasticité, au moins un capteur de mesure de l'effort appliqué par l'indenteur sur le matériau et au moins un capteur de position apte à déterminer la position verticale dudit indenteur par rapport à ladite position de référence.

Le dispositif proposé par la présente invention présente une structure simple et peu coûteuse, aisée à réaliser sous forme miniaturisée ou à tout le moins d'une taille réduite permettant son utilisation dans les centres hospitaliers et les cabinets de dermatologies sous forme ambulatoire. Le dispositif de l'invention permet de réaliser une étude du comportement biophysique et physico-chimique d'un matériau à faible module d'élasticité comme la membrane cutanée d'un patient sur toutes les zones de son corps.

Enfin, la possibilité de miniaturisation du dispositif permet de localiser précisément les zones de peau du patient présentant un dysfonctionnement ou une pathologie, ce qui représente un enjeu clé dans l'aide au diagnostic. Le dispositif de caractérisation de l'invention constitue ainsi un outil précieux dans l'amélioration des connaissances et la compréhension des caractéristiques mécaniques de la peau au cours du vieillissement et lors de certaines pathologies telles que le Mélanome, Cutis Laxa, Heler-Danlos par exemple. Il permet également de suivre l'évolution au cours du temps de l'efficacité des traitements cutanés pour les pathologies précédemment citées. Le dispositif proposé permet de corréler le comportement mécanique de la peau avec certaines des ses pathologies. II permet également de suivre l'évolution du comportement mécanique de la membrane cutanée en fonction de différents traitements appliqués. Cette observation étant non invasive, elle est nettement moins traumatisante pour les patients que les techniques classiques d'observation de l'effet d'un traitement que peuvent être les biopsies. Selon une première caractéristique originale du dispositif de l'invention, l'indenteur comporte un axe solidaire du moyen de translation et une tête d'indentation. En particulier, selon l'invention, la tête d'indentation présente une géométrie choisie parmi les formes suivantes : sphère, dièdre, cône, cylindre ou plan. Le choix de la géométrie de la tête d'indentation dépend avantageusement du type de caractérisation de la peau d'un patient que l'on souhaite obtenir comme par exemple l'utilisation d'un cône pour améliorer la précision du contact et appliquer une déformation constante, un dièdre pour analyser le caractère anisotrope du matériau, ou encore une sphère pour avoir les propriétés moyennes de la zone de contact. Selon une première variante de réalisation, l'indenteur est amovible et interchangeable.

Selon une autre variante de réalisation, c'est uniquement la tête d'indentation qui est amovible et interchangeable. De façon avantageuse, l'indenteur est monté sur un mécanisme de guidage en translation verticale par rapport à la surface d'application du dispositif et la surface de contact du matériau.

Selon une caractéristique préférée du dispositif de l'invention, le mécanisme de guidage de l'indenteur comporte au mains une platine ou entretoise de fixation de l'axe de l'indenteur selon ledit axe vertical Z-Z', ladite platine ou entretoise étant solidaire dudit moyen de translation. Dans cette forme de réalisation préférée, ladite platine ou entretoise est avantageusement montée en outre coulissante sur des glissières de guidage parallèle â l'axe Z-Z'. Avantageusement encore, le mécanisme de guidage comporte des moyens de rappels de l'indenteur dans ladite position de référence. En particulier, les moyens de rappel sont dans un mode de réalisation préféré des ressorts hélicoïdaux. De façon préférée, le moyen de translation de l'indenteur est un micro moteur. Dans une variante de réalisation préférée du dispositif de l'invention, le mécanisme de sollicitation mécanique comporte au moins un élément de mise en oscillation de l'indenteur suivant une direction tangentielle â la surface d'application. De façon avantageuse, l'élément de mise en oscillation de l'indenteur est un translateur piézoélectrique. De plus, l'élément de mise en oscillation de l'indenteur est 30 avantageusement solidaire dans ce mode de réalisation d'un capteur d'effort tangentiel.

De façon avantageuse, la surface d'application est constituée par une face plane d'une couronne circulaire dont le centre est situé sur l'axe Z-Z' de translation verticale de l'indenteur. De façon avantageuse encore, le mécanisme de sollicitation du dispositif est mobile en rotation autour de l'axe vertical Z-Z' de l'indenteur. Dans une forme de réalisation préférée, le mécanisme de sollicitation mécanique est en outre avantageusement logé dans une enveloppe ou coque rigide solidaire d'une surface supérieure de la couronne opposée â 1a surface d'application.

De plus, toujours dans cette forme de réalisation préférée, ledit mécanisme de sollicitation mécanique comporte un bâti supportant le mécanisme de guidage de l'indenteur et le moyen de translation, ledit bâti reposant sur une surface supérieure de la couronne. Afin de permettre certaines caractérisations du tissu cutané, le dispositif de caractérisation de l'invention peut également dans un mode particulier de réalisation être tel que la surface d'application est revêtue d'un adhésif de contact. Enfin, de manière à permettre une utilisation efficace et une acquisition et analyse en continu et/ou a posteriori des mesures effectuées grâce au dispositif de l'invention, celui-ci comporte également un dispositif de commande du moyen de translation de l'indenteur et de l'élément de mise en oscillation de l'indenteur, un dispositif d'amplification des signaux transmis par les capteurs d'effort et de position et par le capteur d'effort tangentiel et un dispositif numérique d'enregistrement et d'analyse desdits signaux.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Sur les figures annexées : - la figure 1 représente schématiquement le dispositif de 30 caractérisation de propriétés mécaniques d'un tissu cutané dans un mode de réalisation préféré, 2967342 fi - la figure 2 représente une vue de dessus de l'applicateur du dispositif de l'invention sans coque de protection; - la figure 3 représente une vue en coupe médiane selon l'axe Z-Z' de l'indenteur de l'applicateur du dispositif de l'invention dans une forme 5 préférée de réalisation, l'indenteur étant en position de charge mécanique ; - la figure 4 représente une vue en coupe sagittale selon l'axe Z-Z' de l'indenteur de l'applicateur du dispositif de l'invention dans une forme préférée de réalisation, l'indenteur étant en position de repos ; - les figures 5 à 7 représentent dans une vue analogue à celle de la 10 figure 3 le fonctionnement du dispositif de l'invention dans une succession de charge et décharge de l'indenteur ; - la figure 8 représente des courbes de résistance à l'enfoncement de la peau en fonction de l'âge, obtenues par mise en oeuvre du dispositif de l'invention; 15 - la figure 9 représente des courbes de raideur de la peau en fonction de l'âge, obtenues par mise en oeuvre du dispositif de l'invention; - les figures 10 et 11 représentent des courbes d'adhérence cutanée en fonction de l'hydratation de la peau, obtenues par mise en ceuvre du dispositif de l'invention; 20 - la figure 12 représente les courbes d'adhérence cutanée obtenues lors de tests sur trois sujets, dont un atteint de Cutis Laxa. La figure 1 représente schématiquement le dispositif 1 de caractérisation de propriétés mécaniques d'un matériau à faible module d'élasticité de la présente invention. Ce dispositif 1 de caractérisation peut 25 être utilisé sur tout matériau à faible module d'élasticité pour caractériser le comportement mécanique de ce matériau; toutefois, le dispositif 1 de l'invention a tout particulièrement été développé dans un but de caractérisation des propriétés mécaniques de tissus cutanés et la description qui va suivre est effectuée en référence à une telle application.

Le dispositif 1 de caractérisation se compose d'un applicateur 2 comportant une surface plane 3 d'application sur un matériau à faible module d'élasticité tel qu'un tissu cutané S à analyser et diagnostiquer et une coque ou enveloppe 4 de préhension manuelle pour permettre à un praticien médical d'apposer la surface d'application 3 de l'applicateur sur le tissu cutané S. L'applicateur 2 comporte également un mécanisme de sollicitation mécanique 5 d'un tissu cutané S, logé dans l'enveloppe 4 et comportant un indenteur 6 mobile en translation verticale selon un axe vertical Z-Z' relativement à la surface d'application 3 de l'applicateur en direction du tissu cutané S depuis une position de repos ou de référence, en retrait de la surface d'application 3 à l'intérieur de l'enveloppe 4. Le mécanisme de sollicitation mécanique 5, représenté en détail aux figures 2 à 6, comporte en premier lieu l'indenteur 6, composé d'un axe 61 dirigé selon l'axe de translation verticale Z-Z' de l'indenteur 6 et portant en son extrémité inférieure une tête d'indentation 62. Cette tête d'indentation 62 peut être fixe ou amovible de l'axe 61 et peut présenter une géométrie variable choisie en fonction des propriétés d'un tissu cutané S que l'on souhaite tester et diagnostiquer. En particulier, la tête d'indentation 62 peut être choisie de forme sphérique pour mesurer les propriétés mécaniques globales d'un tissu cutané S, de forme diédrique pour déterminer les propriétés d'anisotropie du matériau testé, ou encore de forme cônique pour déterminer les propriétés locales du matériau testé. La tête d'indentation 62 peut encore être de forme cylindrique ou plane le cas échéant. En son extrémité supérieure opposée à la tête d'indentation 62, l'axe 61 de l'indenteur est solidaire d'un mécanisme de guidage 7 comportant une platine 8 montée coulissante sur des glissières 9 parallèles à l'axe Z-Z' et montée sur un portique 10 solidaire en extension d'un capteur d'effort normal 11 fixé sur une surface supérieure 13 d'une couronne 12 circulaire dont la surface inférieure définit la surface d'application plane 3 de l'applicateur. Le mécanisme de guidage 7 comporte également un moyen de translation 14 de l'indenteur 6, ou plus exactement de la platine 8 portant l'indenteur 6, en la forme préférée d'un micromoteur 15 actionnant une vis sans fin 16 dont une extrémité inférieure est encastrée dans la platine 8. Le micromoteur 15 est avantageusement piloté par une console de commande CC informatique incorporant un programme de pilotage du dispositif et d'analyse des données de mesures obtenues. Ainsi, lorsque le micromoteur 15 est actionné, celui-ci engrène la vis-sans-fin 16 qui se déplace alors selon son axe parallèlement à l'axe Z-Z' d'extension de l'indenteur 6, lequel se trouve déplacé en translation depuis sa position de repos selon ledit axe Z-Z' relativement au tissu cutané S au travers de l'ouverture circulaire 17 ménagée par la couronne 12. Afin de faciliter le retour de l'indenteur 6 à sa position de repos après enfoncement dans le tissu cutané S, le mécanisme de guidage comporte également des moyens de rappels 18 en la forme de ressorts hélicoïdaux 19 par exemple, enfilés sur les glissières entre la base du portique et la platine 8. Ces ressorts permettent le retour de l'indenteur à sa position de référence et de maîtriser son déplacement pendant sa descente au contact d'un matériau à caractériser.

Le capteur d'effort normal 11 du mécanisme de sollicitation mécanique 5 est avantageusement collé sur une section de la surface supérieure 13 de la couronne 12. Il est destiné à mesurer l'effort appliqué selon l'axe Z-Z' par l'indenteur 6 sur un tissu cutané S lors de l'enfoncement de l'indenteur 6 sur ce tissu cutané S. Pour cela, le capteur d'effort 11 est relié à la console de commande CC du dispositif 1 ainsi qu'à un premier amplificateur de signal Al. La mesure de l'effort normal Fn permet notamment de déterminer le comportement du matériau S sur lequel le dispositif est appliqué sous un effort et un déplacement déterminés. Le capteur d'effort normal 11 est surmonté du portique 10 sur lequel est fixé le mécanisme de guidage 7. Ledit mécanisme de guidage 7 est ainsi maintenu sur le portique 10 en suspension au dessus de l'ouverture circulaire 17 délimitée par le rebord interne de la couronne 12 de telle sorte que l'indenteur 6 s'étend selon son axe de translation vertical Z-Z' qui passe par le centre de la couronne 12 et de l'ouverture circulaire 17 qu'elle ménage.

Le mécanisme de sollicitation mécanique du dispositif 1 de l'invention comporte également un capteur de position 20 pour mesurer la position de l'indenteur 6 selon l'axe Z-Z' par rapport à une position de référence déterminée, en particulier une position de repos de l'indenteur 6 tel que représenté à la Figure 4, dans laquelle la tête 62 de l'indenteur 6 est située en retrait de la surface d'application 3 de l'applicateur 2 et du tissu cutané S lorsque ladite surface d'application 3 est appliquée sur ledit tissu cutané S.

Ce capteur de position 20 permet ainsi notamment de déterminer la profondeur d'enfoncement de l'indenteur 6 dans le tissu cutané S depuis la position de repos lors de l'utilisation du dispositif 1 de l'invention sur un patient. Le capteur de position 20 est lui aussi relié à la console de commande CC du dispositif pour enregistrer les signaux transmis par ce capteur 20. Le mécanisme de sollicitation 5 du dispositif 1 de caractérisation de l'invention comporte enfin également, de façon préférée, au moins un élément 21 de mise en oscillation de l'indenteur 6 suivant une direction tangentielle à la surface d'application 3 solidaire d'un capteur d'effort tangentiel 22. Cet élément 21 de mise en oscillation de l'indenteur 6 est relié à un actionneur de commande AC qui le pilote et a pour fonction de faire vibrer l'indenteur 6 suivant une fréquence F déterminée et réglable entre 10 et 50 Hz par exemple et à faible amplitude pour déterminer les propriétés mécaniques en cisaillement du matériau S testé. En pratique, l'élément 21 de mise en oscillation de l'indenteur est constitué par un translateur piézoélectrique 23 fixé sur le portique 10 du dispositif de guidage 7 et solidaire également d'un capteur d'effort tangentiel 24 lui-même fixé et suspendu au dessus du capteur d'effort normal 11 par un mât 25 surmontant ledit capteur d'effort normal 11. Par ailleurs, le translateur piézoélectrique 23 est quant à lui fixé sur le capteur d'effort tangentiel 24 à l'aide d'une lamelle 26 de jonction collée entre ledit translateur 23 et ledit capteur d'effort tangentiel 24. Le translateur piézoélectrique 23 et le capteur d'effort tangentiel 24 sont tous deux reliés électriquement à l'actionneur de commande AC et à un second amplificateur de signal A2 pour le signal transmis par le capteur d'effort tangentiel 24. La couronne 12 constituant la face d'application 3 de l'applicateur 2 peut avantageusement être constituée de Teflon® ou encore de tout autre matériau inerte dermatologiquement avec la peau. De façon avantageuse, cette couronne 12 est telle qu'elle permet une rotation du mécanisme de sollicitation 5 autour de l'axe Z-Z' lorsque la surface d'application 3 de la couronne 12 est en contact de la surface du matériau à caractériser.

De façon préférée, la surface d'application 3 sera revêtue, lors de l'utilisation du dispositif de caractérisation 1 de l'invention, d'un adhésif de contact sur la surface du matériau S à caractériser. L'enveloppe 4 quant à elle peut être réalisée en une quelconque matière plastique. Elle facilite notamment la prise en main de l'applicateur 2 par un praticien pour effectuer une mesure sur le tissu cutané S d'un patient afin de caractériser les propriétés mécaniques de ce tissu cutané S et dresser si possible un diagnostic sur une pathologie déclarée ou l'évolution d'une pathologie préalablement diagnostiquée. Le dispositif de l'invention a été conçu pour permettre une caractérisation objective et répétitive des propriétés mécaniques d'un tissu cutané S in vivo afin de permettre un diagnostic et un suivi de pathologies cutanées notamment. Ce dispositif 1 fonctionne par simple apposition de l'applicateur 2 par sa surface plane de contact 3 sur un tissu cutané S à tester et/ou déplacement dudit applicateur 2 sur ledit tissu cutané S par glissement de la surface de contact plane 3 sur le tissu cutané S. Un exemple d'utilisation du dispositif 1 de l'invention est ainsi rapporté ci-après, mis en oeuvre par exemple par un praticien médical (médecin, dermatologue par exemple) sur un patient en position statique le temps de l'essai.

Le praticien définit avant de commencer le test d'effort normal Fn à appliquer par l'indenteur 6 du dispositif 1 sur la zone de tissu cutané S du patient à tester. Cet effort normal Fn peut être réglé sur la console de commande CC du dispositif 1 entre 40 à 100 mN. Le praticien applique ensuite la surface de contact 3 de la couronne 12 de l'applicateur 2 du dispositif 1 sur la zone de tissu cutané S à tester. Le micromoteur 15 déplace alors l'indenteur 6 suivant l'axe vertical Z-Z' depuis sa position de repos (figure 5), l'indenteur 6 s'enfonçant verticalement dans le tissu cutané S (figure 6) jusqu'à ce que le capteur d'effort 11 détecte la valeur d'effort préréglée. Le dispositif 1 est alors "en charge". Le translateur piézoélectrique 23 est alors actionné à une fréquence F préréglée par le praticien pour faire osciller l'indenteur 6 à faible amplitude (quelques micromètres), afin de mesurer les efforts R de cisaillement (module de cisaillement, viscosité) de la peau du patient par l'intermédiaire du capteur d'effort tangentiel 24. Une fois les mesures de cisaillement effectuées, le micromoteur 15 se déplace en sens inverse (figure 7) jusqu'à ce que l'indenteur 6 atteigne à nouveau sa position de repos. Cette seconde phase correspond à la "décharge" du dispositif 1. Le résultat obtenu correspond à la variation de l'effort Fn mesuré en fonction de la distance Z d'enfoncement de l'indenteur 6 dans le tissu cutané S du patient sur la zone testée. Pour les mesures en cisaillement, le résultat obtenu correspond au déphasage entre la force tangentielle mesurée Ft et le déplacement imposé par l'indenteur. Le test d'Indentation réalisé permet de caractériser le comportement mécanique du tissu cutané S dans son volume, et également de mesurer les propriétés physico-chimiques telles que le caractère adhésif de la surface dudit tissu cutané S. Ces différents paramètres peuvent notamment être obtenus en modifiant la géométrie de la tête d'indentation 62 de l'indenteur 6 du dispositif 1. L'essai en cisaillement quant à lui permet de mesurer le comportement mécanique d'un matériau dans le sens tangentiel au tissu cutané S et d'obtenir sa viscosité. Les figures 8 à 11 rapportent des exemples de résultats obtenus lors 25 de tests réalisés avec le dispositif 1 de l'invention. La figure 8 représente différentes courbes de pénétration de l'indenteur 6 dans trois tissus cutanés d'âges différents (30 ans, 60 ans et 80 ans) en fonction de l'effort normal Fn appliqué sur ledit tissu cutané, après mise en ceuvre d'un test d'indentation tel que précédemment décrit et 30 représenté aux figures 5 à 7. Pour chaque tissu cutané testé sont représentées sur la figure 8 les courbes de charge et de décharge obtenues à l'aide du dispositif 1 de l'invention.

Cet essai a été réalisé avec une tête d'indentation 62 sphérique et permet de caractériser le comportement mécanique de la peau en fonction du vieillissement. Ainsi, sur la base des courbes obtenues, on peut constater qu'autant la raideur de contact que le module d'élasticité de la peau diminuent avec le vieillissement, ce qui se traduit sur les courbes par les différences de pentes (droites tangentes à l'origine) sur la section de décharge des courbes. De plus, on peut également constater sur les courbes obtenues une augmentation de l'hystérésis entre les courbes de charge et de décharge plus le tissu cutané testé est âgé, ce qui traduit une augmentation 10 de la dissipation d'énergie dans le tissu, et donc la perte de tonicité de celui-ci. La figure 9 représente deux courbes de raideur de contact de deux tissus cutanés âgés de 30 ans et 60 ans en fonction de l'angle d'indentation de l'indenteur 6 sur lesdits tissus cutanés, la tête d'indentation 62 de 15 l'indenteur 6 étant de forme diédrique. On peut ainsi constater selon ce test que la raideur de contact d'un tissu cutané diminue fortement plus ledit tissu est âgé. En revanche, la réponse mécanique du tissu cutané à la sollicitation mécanique de l'indenteur 6 en fonction de la direction de sollicitation est sensiblement similaire quelque soit l'âge du tissu considéré. On peut enfin 20 également constater que la réponse mécanique du tissu est variable en fonction de la direction de sollicitation. On a donc une anisotropie mécanique du tissu cutané, quelque soit son âge. Les résultats ainsi obtenus lors des essais rapportés et représentés par les figures 8 et 9 peuvent trouver application dans diverses applications 25 cosmétiques relatives aux questions d'hydratation et de tenseurs de la peau ainsi qu'en matière de recherche médicale sur les pathologies du tissu conjonctif de la peau et le suivi de traitement de telles maladies. Le dispositif de caractérisation 1 de l'invention peut également être employé pour réaliser des mesures d'adhérence cutanée et observer par 30 exemple des forces de capillarités entre la peau et l'indenteur ou encore mesurer la force maximum d'adhésion à la surface de la peau.

Les figures 10 et 11 représentent les courbes obtenues lors d'essais analogues â ceux reproduits â la figure S mais effectués cette fois sur un tissu cutané (peau) sec ou revêtu de sébum. On peut conclure de ces figures 10 et 11 la présence (sébum) ou l'absence (sans sébum) du caractère adhésif de la peau d'un sujet. De telles constatations peuvent déboucher sur des applications cosmétiques comme médicales telles que le contrôle du vieillissement cutané notamment.10

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1 - Dispositif (1) de caractérisation de propriétés mécaniques d'un matériau (S) à faible module d'élasticité, comportant une surface d'application (3) sur un dit matériau et un mécanisme de sollicitation mécanique (5) du matériau au travers de la surface d'application (3), ledit mécanisme de sollicitation mécanique comportant : - un indenteur mobile (6) au moins en translation verticale pour procurer un appui sur le matériau selon une direction (Z-Z') sensiblement normale audit matériau et à ladite surface d'application (3), - au moins un moyen de translation (14) dudit indenteur suivant un axe vertical Z-Z' depuis une position de référence dans laquelle l'indenteur n'est pas en contact avec le matériau (S) et - au moins un capteur (11) de mesure de l'effort appliqué par l'indenteur sur le matériau (S) suivant une direction normale à la surface d'application sur le matériau, et au moins un capteur de position (20) apte à déterminer la position verticale dudit indenteur (6) par rapport à ladite position de référence.
2. 2 - Dispositif de caractérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'indenteur (6) comporte un axe (61) solidaire du moyen de translation verticale (14) et une tête d'indentation (62).
3. 3 - Dispositif de caractérisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête d'indentation (62) présente une géométrie choisie parmi les 25 formes suivantes : sphère, dièdre, cône, cylindre ou plan.
4. 4 - Dispositif de caractérisation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'indenteur (6) est amovible et interchangeable.
5. 5 - Dispositif de caractérisation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la tête d'indentation (62) est amovible et interchangeable. 30
6. 6 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'indenteur (6) est monté sur un mécanisme deguidage (7) en translation verticale par rapport à la surface d'application (3) et une surface de contact du matériau (S).
7. 7 - Dispositif de caractérisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme de guidage (7) de l'indenteur comporte au moins une platine (8) ou entretoise de fixation de l'axe de l'indenteur (6) selon ledit axe vertical Z-Z', ladite platine ou entretoise étant solidaire dudit moyen (14) de translation verticale.
8. 8 - Dispositif de caractérisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite platine (8) ou entretoise est montée coulissante sur des glissières (9) de guidage parallèles à l'axe Z-Z'.
9. 9 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le mécanisme de guidage (7) comporte des moyens (18) de rappels de l'indenteur (6) dans ladite position de référence. 1Q - Dispositif de caractérisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de rappel (18) sont des ressorts hélicoïdaux. 11- Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le moyen de translation (14) de l'indenteur est un micromoteur (15). 12 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le mécanisme de sollicitation mécanique comporte au moins un élément (21) de mise en oscillation de l'indenteur (6) suivant une direction tangentielle à la surface d'application (3). 13 - Dispositif de caractérisation selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément (21) de mise en oscillation de l'indenteur est un translateur piézoélectrique (23). 14 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que l'élément (21) de mise en oscillation de l'indenteur est solidaire d'un capteur d'effort tangentiel (24). 15 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la surface d'application (3) est constituée par une face plane d'une couronne circulaire (12) dont le centre est situé sur l'axe Z-Z' de translation verticale de l'indenteur (6).16 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le mécanisme de sollicitation mécanique (5) est mobile en rotation autour de l'axe vertical Z-Z' de l'indenteur. 17 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le mécanisme de sollicitation mécanique (5) est logé dans une enveloppe (4) ou coque rigide solidaire d'une surface supérieure (13) de la couronne (12) opposée à la surface d'application. 18 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 15 â 17, caractérisé en ce que le mécanisme de sollicitation mécanique (5) comporte un bâti supportant le mécanisme de guidage (7) de l'indenteur (6) et le moyen de translation (14), ledit bâti reposant sur une surface supérieure (13) de la couronne (12). 19 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la surface d'application (3) est revêtue d'un adhésif de 15 contact. 20 - Dispositif de caractérisation selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte également un dispositif de commande (CC, AC) du moyen de translation de l'indenteur et de l'élément (21) de mise en oscillation de l'indenteur, un dispositif d'amplification (Al, A2) des signaux 20 transmis par les capteurs d'effort et de position et par le capteur d'effort tangentiel (24) et un dispositif numérique d'enregistrement et d'analyse desdits signaux.