FR2967886A1 - Dispositif d'evaluation de la fermete d'un materiau souple. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'évaluation de la fermeté d'un matériau souple, notamment la peau, comportant : - une caméra (12) ayant un champ d'observation, - un système de sollicitation mécanique du matériau, permettant d'exercer une contrainte sur le matériau afin de former une zone de déformation en saillie, - un système d'éclairage (41, 42), de préférence rasant, de la zone de déformation en saillie, de façon à faire apparaître une variation d'illumination de la zone de déformation en saillie dans le champ d'observation de la caméra, en fonction du degré de déformation de la zone de déformation en saillie.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'évaluation de la fermeté de la peau et un procédé d'évaluation utilisant un tel dispositif. La femme, en vieillissant, se plaint d'une certaine perte de fermeté de sa peau. De nombreux facteurs peuvent intervenir pour expliquer ce phénomène : vieillissement cutané, problème lymphatique, statut hormonal (ménopause), mobilité hydrique, etc... Afin de diagnostiquer correctement cet état ou étudier l'efficacité des produits destinés à le corriger, i1 est important de disposer d'un outil de mesure rapide, non invasif. Actuellement, il existe de nombreux appareils et méthodes pour mesurer les propriétés biomécaniques de la peau. Les appareils les plus couramment utilisés ont pour dénominations Dermal Torque Meter, Cutomètré , indentomètre, extensomètre uni et biaxial, DermoTrace, DensiScore, Levaromètre, Gas Eearing Electrodynamometer, dont on pourra trouver une analyse comparative détaillée dans la publication EEMCO Guidance to the in vivo Assessment of Tensile Functionnal Properties of the Skin ; Part 2 : Instrumentation and test modes ; Luis Rodrigues Skin Pharmal Appl Skin Physiol 2001;14:52-67 (2000). Pour réaliser un test de caractérisation des propriétés mécaniques, il est nécessaire d'appliquer une contrainte et de mesurer la déformation résultante. Ainsi, par exemple, on peut mesurer un angle de déformation après avoir appliqué à la surface de la peau un couple de torsion.

Nombreux sont les appareils qui nécessitent l'utilisation d'une interface entre l'appareil et le matériau à évaluer afin de s'assurer qu'il n'y a pas de glissement du matériau, ce qui fausserait la mesure de la déformation de celui-ci. Un type d'appareil particulièrement intéressant pour l'application cutanée, non invasive, rapide et utilisable sur un point de vente est le système par aspiration dont un 25 exempte est le Cutomètré de la société Courage et Khazaka Gmbh. Le principe de mesure du Cutomètree' est une détection de la hauteur de la calotte de déformation, via une mesure optique par laser. L'information obtenue est la courbe de déformation au cours du temps, sur laquelle on va mesurer différents paramètres descriptifs du comportement biomécanique de la peau. 30 Ce système peut être utilisé sans interface constituée par un adhésif double face, mais il y a un certain risque de glissement susceptible de fausser la mesure, en particulier dans le cas d'une peau grasse ou de peau très atone.

L'utilisation d'un adhésif double face permet d'empêcher ce glissement mais prend du temps et perturbe les mesures ultérieures par effet de pelage (stripping) induit par l'enlèvement de l'adhésif. L'utilisation sur le visage en point de vente est peu aisée. L'invention vise à faciliter encore l'évaluation de la fermeté de la peau, afin notamment de permettre une mise en oeuvre aisée, sur un point de vente par exemple. Elle y parvient grâce à un dispositif d'évaluation de la fermeté d'un matériau souple, comportant : une caméra ayant un champ d'observation, - un système de sollicitation mécanique du matériau permettant d'exercer une contrainte sur le matériau afin de fouiner une zone de déformation en saillie, - un système d'éclairage, de préférence rasant, de la zone déformée en saillie, de façon à faire apparaître une variation d'illumination de la zone de déformation en saillie, dans le champ d'observation de la caméra, en fonction du degré de déformation de la zone de déformation en saillie.

Dans un exemple de mise en ouvre préféré de l'invention, le système de sollicitation mécanique comporte : un embout à appliquer sur le matériau, cet embout présentant une ouverture, - une source de dépression reliée à l'embout pour aspirer le matériau à travers l'ouverture et former une calotte de déformation. De préférence, l'éclairage est rasant de façon à intercepter la calotte de déformation qui pénètre à travers l'ouverture. La portion de la calotte qui est éclairée apparaît plus lumineuse que celle qui ne l'est pas., Bien que fondée dans ce mode de mise en oeuvre sur un principe d'aspiration comme le Cutomètré , la mesure de la hauteur d'aspiration s'effectue de façon différente 25 dans l'invention, par analyse de l'image observée par la caméra. En particulier, dans le cas de l'utilisation d'un éclairage rasant, les rayons lumineux intersectent une portion plus ou moins grande de la zone de déformation en saillie, notamment selon son degré de pénétration à travers l'ouverture, générant un halo lumineux dont le diamètre intérieur varie avec le degré de pénétration. En particulier, plus 30 la calotte de déformation est de hauteur importante, moins le halo lumineux est large. Comme le diamètre extérieur du halo est de valeur fixée par le diamètre de l'ouverture, cela signifie que le diamètre intérieur du halo se rapproche du diamètre extérieur et ce diamètre intérieur s'agrandit. La courbe de déformation du matériau dans le temps et/ou en fonction de la sollicitation mécanique appliquée peut être obtenue par analyse et enregistrement en temps réel de la surface éclairée. Lorsque cette surface n'évolue plus, le plateau de déformation est atteint. L'invention convient tout particulièrement à l'évaluation de 1a fermeté d'un matériau souple tel que la peau. Dans ce cas, la caméra peut être utilisée non seulement pour observer la portion 10 de la surface de la zone de déformation en saillie qui est éclairée mais également la peau, afin par exemple d'en tirer une information sur l'état de la peau : en particulier, l'état de desquamation de la peau, par exemple dans un but de diagnostic de la sécheresse cutanée ; dans ce cas, un éclairage rasant est particulièrement utile en ce qu'il permet de bien faire ressortir les squames, 15 - le microrelief, et en particulier les pores de la peau, _ les hétérogénéités de couleur (mélanine et mierocirculation), le système pilo-sébacé (poils, duvet, points noirs, papules, pustules, etc ...) La caméra permet en outre la vérification du contact correct et stable du système de sollicitation mécanique avec la peau, soit par observation visuelle par 20 l'utilisateur sur un écran, soit par détection automatique par analyse de l'image en temps réel. L'invention permet d'observer la déformation globale de la zone de déformation, notamment de la calotte de déformation dans le cas de l'aspiration, et non pas uniquement de son sommet, comme c'est le cas dans le Cutomètreg avec la mesure optique 25 par laser. Le dispositif selon l'invention offre ainsi la possibilité d'une mesure plus détaillée, pouvant conduire à une meilleure précision de l'évaluation de la fermeté. Comme autres caractéristiques remarquables d'exemples de mise en oeuvre de l'invention, pouvant être combinées de façon quelconque, on peut citer : 30 le système d'éclairage peut comporter plusieurs LEDs disposées tout autour de l'ouverture, et de préférence un réflecteur pour réfléchir à 90° la lumière des Leds, - la caméra et l'embout peuvent appartenir à une même sonde, - l'axe d'observation de la caméra peut coïncider avec l'axe de l'ouverture, la dépression à laquelle est soumis le matériau peut être inférieure à 400 mbar, notamment comprise entre 100 et 400 mbar, mieux 100 et 300 mbar, - le dispositif peut comporter des moyens de calcul pour délivrer automatiquement une information sur la fermeté du matériau à partir d'images observées par la caméra, quand la calotte de déformation se forme suite à l'application d'une dépression au niveau de l'ouverture et/ou quand 1a calotte de déformation tend à se résorber après retour à la pression atmosphérique, - le dispositif peut comporter des moyens de calcul pour détecter automatiquement un glissement de l'embout sur le matériau lors de la formation de la calotte, - l'aspiration peut être déclenchée automatiquement suite à la détection, grâce à 1a caméra, d'une image stable de la peau,. - l'ouverture à travers laquelle le matériau est aspiré peut être réalisée dans une paroi transparente. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé d'évaluation de la fermeté d'un matériau souple, notamment la peau, dans lequel : _ on applique un embout muni d'une ouverture sur le matériau, on soumet le matériau à une dépression à travers l'embout de façon à former une calotte aspirée, tout en éclairant de façon rasante l'ouverture, - on observe avec une caméra l'ouverture, on détermine à partir de la surface de la calotte de déformation qui est éclairée en fonction de 1a dépression appliquée, au moins une information liée à la fermeté 25 du matériau. Le matériau souple peut être la peau. L'image peut être analysée pour détecter un glissement éventuel de l'embout sur le matériau au cours de la formation de la calotte. Le matériau peut être observé avec la caméra et l'on peut déclencher 30 l'aspiration après détection d'une image stable correspondant à une absence de mouvement relatif entre le matériau et l'embout.

L'image peut être analysée en niveaux de gris et l'on peut déterminer par calcul la différence des diamètres intérieurs des halos de lumière observés respectivement lorsque le matériau est aspiré et lorsque le matériau tend à retourner à son état initial après retour à la pression ambiante.

Le système d'éclairage peut comporter plusieurs LEDs et l'on peut sélectionner la ou les LEDs allumées en vue de faire ressortir des défauts de la peau. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente de façon schématique, en élévation, un exemple de dispositif selon l'invention, et - les figures 2 et 3 illustrent l'utilisation du dispositif. Le dispositif selon l'invention, représenté à la figure 1, comporte une sonde 10 à manipuler par l'utilisateur avec une main, encore appelée pièce à main, reliée par un 15 flexible 11 à un poste de base non apparent comportant une pompe à vide. La dépression qui est appliquée est une dépression calibrée (entre 0 et 400 mbar) et la pompe est par exemple une micro pompe type « pompe à membrane » avec clapet anti-retour pour assurer l'étanchéité, aux fuites près. Le flexible 11 comporte également des câbles d'alimentation électrique et de 20 transport des signaux vidéo provenant d'une caméra 12 intégrée à la sonde. La sonde 10 comporte un boîtier externe 13 qui sert de préhension et définit un logement pour un ensemble mobile 14, lequel comporte la caméra 12 et un embout 16 ayant une paroi d'extrémité 17 à appliquer sur la peau, traversée par une ouverture 18. Cette dernière est de forme circulaire dans l'exemple illustré. La paroi 17 peut être transparente, afin de 25 permettre à la caméra d'observer la peau sous-jacente, mais la paroi 17 est de préférence non transparente afin de diminuer le risque d'éventuelles difficultés de détection du halo lumineux. De préférence, la caméra permet d'acquérir 100 images par seconde ; on peut utiliser par exemple une caméra CCD de type S®NY. De préférence également, un objectif 30 macro est monté sur la caméra.

L'ouverture 18 communique avec une chambre d'aspiration 20 reliée à un conduit d'aspiration 21, qui n'est que partiellement représenté. Un orifice 23 assure une fuite qui permet la reprise d'air lorsque 1a pompe est arrêtée. L'ensemble 14 est mobile contre l'action de rappel d'un ressort 30, par 5 exemple un ressort hélicoïdal. La caméra 12 est supportée par une plaque 32 montée sur des entretoises 34. Ces dernières supportent une vitre 36 placée devant la caméra et délimitant la chambre 20, à l'opposé de l'ouverture 18, et une plaque 37 contre laquelle agit le ressort 30. La sonde 10 comporte un système d'éclairage 40 intégré comportant un 10 ensemble de Leds 41, par exemple au nombre de seize, et un réflecteur 42 éclairé par les Leds 41 et renvoyant à 90° la lumière, dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal X de la sonde 10. Les Leds 41 sont équiréparties angulairement autour de l'axe X et éclairent vers le bas, en direction du réflecteur 42, lequel est annulaire et présente une surface de 15 réflexion conique, convergente vers l'ouverture 18. L'éclairage est ainsi rasant sur une faible hauteur h mesurée au-dessus de la paroi 17, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3. Le poste de base comporte un micro-ordinateur ou autre moyen électronique capable d'analyser l'image fournie par la caméra 12 en niveaux de gris, comme détaillé 20 plus loin et de détecter un halo de lumière H plus éclairé qu'une zone centrale plus sombre, au niveau de l'ouverture 18, lorsque la calotte de déformation pénètre dans la chambre 20, comme illustré sur les figures 2 et 3. Le micro-ordinateur est également équipé d'une interface permettant de piloter le fonctionnement de la pompe à vide. Des contacts électriques peuvent être disposés dans la sonde 10 pour détecter 25 l'enfoncement de l'embout 16, lors de l'application de 1a sonde sur la peau. Ces contacts peuvent permettre de déclencher des indicateurs lumineux signalant un enfoncement insuffisant ou trop important de l'embout. Par exemple, une Led rouge indique en s'allumant que la pression de contact est insuffisante et une Led bleue que la pression de contact est suffisante. 30 Pour utiliser le dispositif, l'utilisateur plaque l'embout 16 contre la peau, et comprime le ressort 30. La largeur a de la zone annulaire de contact entre la peau et la paroi 17 est par exemple comprise entre 10 et 20 mm, et fait par exemple 15 mm.

La mise sous vide se déclenche automatiquement dès détection d'une image de peau stable. On débute 1a mesure en appliquant une dépression dans la chambre 20, par exemple de 200 mbar, puis après une durée prédéfinie, par exemple de 3s, on réalise une acquisition des images de la peau déformée dans l'état de déformation maximale, comme illustré à la figure 2. On peut observer un halo H plus éclairé qui correspond à l'intersection du faisceau lumineux rasant, de hauteur h, et de la calotte C de peau P. On relâche ensuite la dépression de façon à retourner à la pression. atmosphérique grâce à l'orifice de fuite 23, et l'on acquiert une série d'images décrivant le processus de recouvrance élastique. On peut notamment acquérir une image 1s après le relâchement de la dépression. La hauteur de 1a calotte C diminuant, le halo H tend à s'élargir avant de disparaître, comme illustré à la figure 3. De préférence, on analyse l'image en niveaux de gris. Cette analyse consiste à réaliser un seuillage adapté de l'image à un certain niveau de gris pour permettre 1a détection de la zone la plus éclairée. Le nombre de pixels ainsi détectés mesure la surface éclairée. C'est donc un paramètre lié à la déformation de la peau. Le suivi de la croissance de cette zone lors du relâchement de la pression permet soit d'obtenir la courbe d'évolution et de calculer sur cette courbe des paramètres pertinents comme la vitesse de décroissance, soit directement l'amplitude du retour qui est mesurée par la différence entre la surface au maximum de l'aspiration diminuée de la surface après x secondes (3 p. ex.) après le relâchement. Ces valeurs peuvent être étalonnées par rapport à d'autres mesures comme celles réalisées avec le Cutomètre, le Dermal Torque meter ou une évaluation clinique de 1a fermeté. D'autres méthodes de traitement peuvent faire intervenir une analyse de l'évolution des niveaux de gris d'une région d'intérêt choisie de l'image. Des prétraitements informatiques de l'image comme des moyennages d'images peuvent être utiles pour rendre la mesure plus robuste par amélioration de la qualité de la détection du halo lumineux. L'analyse des images permet de décrire le courbe de relaxation de la peau et 30 d'en extraire des paramètres de tonicité /fermeté. En particulier, en déterminant la différence entre le diamètre intérieur du halo H à 200 mbar de dépression et après une durée prédéfinie, par exemple 1s, lors du retour à pression atmosphérique, on peut obtenir une grandeur représentative de la fermeté de la peau. L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. La caméra et/ou le système d'éclairage peut être équipé d'au moins un filtre 5 polariseur permettant d'accéder à des informations complémentaires, comme la brillance et la luisance, en vue de caractériser la peau grasse. L'utilisation d'au moins un filtre de couleur ou d'un filtre optique passe bande permet d'accéder à des informations concernant l'hémoglobine ou la mélanine. Une gestion de l'éclairage peut permettre, par le choix des LEDs alimentées, 1.0 d'obtenir des éclairages dissymétriques permettant la caractérisation d'objets cutanés en relief comme les rides. Le dispositif est avantageusement associé à d'autres outils, comme la sonde de mesure de l'hydratation décrite dans la demande de FR 2 849 763, un atlas dynamique tel que décrit dans la demande EP 1 382 295 Al, ou tels qu'utilisés dans le dispositif de 15 diagnostic Diagnôs Advanced Biometric System de la société Laneôme. Ces divers outils peuvent être utilisés pour détecter et/ou évaluer des ridules et des rides sur différentes zones du visage, l'affaissement (ptôse) de l'ovale du visage, les cernes, vasculaires (bleutés) et pigmentaires (bruns), la présence de poches et leur volume. Dans une variante, le dispositif est équipé d'un système de ventouse 20 automatique, par vide d'air dans une gorge centrée sur l'ouverture de la sonde, débouchant sur la face de contact avec la peau. Le vide est créé dans cette gorge en utilisant la même pompe que celle permettant 1a dépression calibrée. La mise à l'air de cette gorge peut être assurée par une électrovanne. Deux joints toriques concentriques à la gorge peuvent assurer l'étanchéité et le confort sur la peau. 25 L'expression « comportant un » peut être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un »

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'évaluation de la fermeté d'un matériau REVENDICATIONS1. Dispositif d'évaluation de la fermeté d'un matériau souple (P), notamment la peau,' comportant : une caméra (12) ayant un champ d'observation, un système de sollicitation mécanique du matériau, permettant d'exercer une contrainte sur le matériau (P) afin de former une zone de défonnation en saillie (C), un système d'éclairage (41, 42), de préférence rasant, de la zone de déformation en saillie, de façon à faire apparaître une variation d'illumination de la zone 10 de déformation en saillie dans le champ d'observation de la caméra, en fonction du degré de déformation de la zone de déformation en saillie.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, le système d'éclairage comportant plusieurs LEDs (41) disposées tout autour d'une ouverture (18) dans laquelle pénètre plus ou moins la zone de déformation en saillie selon son degré de déformation.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, la caméra (12) et le système de sollicitation mécanique appartenant à une même sonde (10).
4. 4. Dispositif selon 1a revendication 2 l'axe d'observation de la caméra (12) coïncidant avec l'axe (X) de l'ouverture (18).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le système de sollicitation mécanique comportant une ouverture (18) et des moyens pour aspirer le matériau à travers cette ouverture, la dépression à laquelle est soumis le matériau étant inférieure à 400 mbar, notamment comprise entre 100 et 400 mbar, mieux 100 et 300 mbar.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant des moyens de calcul pour délivrer automatiquement une information sur la fermeté du 25 matériau à partir d'images observées par la caméra (12), notamment quand une calotte de déformation se forme suite à l'application d'une dépression au niveau d'une ouverture (18) à travers laquelle le matériau est aspiré et/ou quand cette calotte de déformation tend à se résorber après retour à la pression atmosphérique.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant des 30 moyens de calcul pour détecter automatiquement un glissement du système de sollicitation mécanique sur le matériau lors de la formation de la zone de déformation en saillie (C)..
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 â 7, comportant un système de sollicitation mécanique par aspiration du matériau à travers une ouverture (18), l'aspiration étant déclenchée automatiquement suite à la détection, grâce à la caméra (12), d'une image stable du matériau.
9. 9. Procédé d'évaluation de la fermeté d'un matériau souple (P), notamment la peau, dans lequel : on applique un embout (16) muni d'une ouverture (18) sur le matériau, on soumet le matériau (P) à une dépression à travers l'embout de façon à former une calotte aspirée (C), tout en éclairant de façon rasante l'ouverture (18), on observe avec une caméra (12) l'ouverture (18), - on détermine, à partir d'une variation de la surface de la calotte de déformation qui est éclairée, en fonction de la dépression appliquée, au moins une information liée à la fermeté du matériau.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, le matériau souple (P) étant la peau. 15
11. 11. Procédé selon 1a revendication 9 ou 10, dans lequel l'image est analysée pour détecter un glissement éventuel de l'embout sur le matériau au cours de la formation de la calotte.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel on observe le matériau avec la caméra (12) et l'on déclenche l'aspiration après détection 20 d'une image stable correspondant à une absence de mouvement relatif entre le matériau et l'embout.
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel on analyse l'image en niveaux de gris et l'on détermine une différence des diamètres intérieurs de halos (H) de lumière observés respectivement lorsque le matériau est aspiré et 25 lorsque le matériau tend à retourner à son état initial après retour à la pression ambiante.
14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, le matériau étant la peau et le système d'éclairage comportant plusieurs LEDs (41), procédé dans lequel on sélectionne la ou les LEDs allumées en vue de faire ressortir des défauts de la peau. 30
15. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, le matériau observé étant la peau, procédé dans lequel on délivre automatiquement une information liée à la fermeté de la peau en fonction des images observées par la caméra.