WO2010046862A1 - Device for measuring the mechanical tension of an area of biological tissue - Google Patents

Device for measuring the mechanical tension of an area of biological tissue Download PDF

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WO2010046862A1
WO2010046862A1 PCT/IB2009/054648 IB2009054648W WO2010046862A1 WO 2010046862 A1 WO2010046862 A1 WO 2010046862A1 IB 2009054648 W IB2009054648 W IB 2009054648W WO 2010046862 A1 WO2010046862 A1 WO 2010046862A1
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Hassan Zahouani
Gaëtan BOYER
Marc Pericoi
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Peritesco
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    • A61B5/6843—Monitoring or controlling sensor contact pressure

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring the mechanical tension of a biological tissue area.
  • a device for measuring the mechanical tension of a zone of biological tissue is characterized in that it comprises:
  • the pads are fixed on the fabric with an adhesive.
  • the force sensor may comprise at least one strain gauge. At least one pad may have a square shape.
  • At least one arm may extend orthogonally to the average plane of the sensor.
  • the angle between the pads is a carefully selected value, depending on the parameters to be measured, generally 30 °, 45 °, 60 ° or 120 °.
  • Fig. 1 is a perspective view of the device according to the invention.
  • Fig. 2 is a view similar to FIG. 1 according to another angle of vision.
  • Fig. 5 is a view similar to FIG. 1, the device comprising an arm of greater length.
  • a second end of each arm 3, 4 is fixed on force sensor 5.
  • the force sensor 5 thus connects the two arms 3, 4.
  • the sensor 5 is arranged such that its mean plane is orthogonal to the planes 1a, 1b.
  • Wheasthone bridge-based stress sensors and strain gages in single, Vz, 1 ⁇ or full bridge, using 1, 2, 3, 4 or 6 gauges.
  • 4 gauges are used for the deformations and 2 for the temperature compensation.
  • the pads 1 and 2 are fixed on the fabric T to be examined.
  • the bond with the fabric T uses an adhesive, not shown, based on double-sided tape, or glue-based.
  • the adhesive is selected from non-toxic adhesives for the individual.
  • the sensor 5 is then connected to a not shown conditioner capable of processing the information from the sensor 5 and providing a voltage proportional to the intensity of the effort between the pads 1 and 2.
  • the fabric T is then subjected to a predefined deformation around the sensor, either by any external device or by movement of the subject.
  • the deformation induced in the tissue T causes a relative force between the pads which are connected by the arms 3 and 4 to the force sensor.
  • the relative force results in a deformation of the sensor 5, measured by means of strain gauge, which transmits the information to the computer.
  • the exploitation of the measurements carried out simultaneously can be done in the same way to determine the direction or the effort is the most important or the weakest.
  • Fig. 5 and 6 illustrate the embodiment of a device according to the invention wherein the length of the arm 3 has been increased so as to move the pads 1 and 2 away from each other. This may be useful in the case where the area to be studied has a larger surface or in the case of the presence of injuries or equipment.

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Abstract

The invention relates to a device (D) for measuring the mechanical tension of an area of biological tissue T, said device including: - at least two pads (1, 2) capable of being attached to the tissue T, and – at least one force sensor (5) connecting the pads (1, 2).

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE LA TENSION MECANIQUE D'UNE ZONE DE TISSU DEVICE FOR MEASURING THE MECHANICAL VOLTAGE OF A FABRIC ZONE
BIOLOGIQUEORGANIC
La présente invention est relative à un dispositif de mesure de la 5 tension mécanique d'une zone de tissu biologique.The present invention relates to a device for measuring the mechanical tension of a biological tissue area.
De nombreux traitements sont développés pour améliorer les caractéristiques de la peau. L'âge et certaines pathologies affectent également ces propriétés. Ces deux points créent une demande pour des dispositifs capables de mesurer les caractéristiques de la peau avant et après traitement,Many treatments are developed to improve the characteristics of the skin. Age and certain pathologies also affect these properties. These two points create a demand for devices capable of measuring the characteristics of the skin before and after treatment,
10 ou pendant le suivi de pathologies ou pour évaluer les effets de l'âge.10 or during the follow-up of pathologies or to evaluate the effects of the age.
Par ailleurs, lors d'une opération, l'incision nécessaire de la peau va modifier localement les caractéristiques de la peau en créant une cicatrice. La gêne occasionnée pourrait être utilement quantifiée s'il était possible de mesurer l'évolution des caractéristiques de la peau à cet endroit. Un dispositif 15 permettant une mesure pré opératoire de la tension suivant plusieurs directions permettrait également de remplacer ou de compléter le geste clinique permettant de déterminer la direction optimale de l'incision afin que la cicatrice soit soumise aux contraintes les plus faibles.Moreover, during an operation, the necessary incision of the skin will locally modify the characteristics of the skin by creating a scar. The inconvenience could be usefully quantified if it were possible to measure the evolution of the characteristics of the skin at this location. A device 15 allowing preoperative measurement of the tension along several directions would also make it possible to replace or complete the clinical gesture making it possible to determine the optimal direction of the incision so that the scar is subjected to the weakest stresses.
WO 2004/086325 décrit un capteur comprenant une membraneWO 2004/086325 discloses a sensor comprising a membrane
20 souple s'apparentant à un capteur de pression. Ce dispositif ne permet pas de mesurer des efforts selon une direction parallèle à la surface de la peau. Il est donc notamment inapte à mesurer l'évolution des caractéristiques de la peau au voisinage d'une cicatrice.20 flexible similar to a pressure sensor. This device does not measure efforts in a direction parallel to the surface of the skin. It is therefore particularly unable to measure the evolution of the characteristics of the skin in the vicinity of a scar.
Le dispositif selon l'invention a notamment pour but de répondre aux 25 besoins mentionnés ci-dessus.The device according to the invention is intended in particular to meet the needs mentioned above.
Selon l'invention, un dispositif de mesure de la tension mécanique d'une zone de tissu biologique, est caractérisé en ce qu'il comprend :According to the invention, a device for measuring the mechanical tension of a zone of biological tissue is characterized in that it comprises:
- au moins deux patins aptes à être fixés sur le tissu, etat least two pads that can be fixed on the fabric, and
- au moins un capteur d'effort reliant les patins, directement ou par 30 l'intermédiaire d'une base commune.at least one force sensor connecting the pads, directly or via a common base.
Les patins peuvent être reliés au capteur par l'intermédiaire de bras. Le tissu biologique peut être la peau.The pads can be connected to the sensor via arms. The biological tissue can be the skin.
Avantageusement, les patins sont fixés sur le tissu à l'aide d'un adhésif. Le capteur d'effort peut comporter au moins une jauge de contrainte. 35 Au moins un patin peut avoir une forme carrée.Advantageously, the pads are fixed on the fabric with an adhesive. The force sensor may comprise at least one strain gauge. At least one pad may have a square shape.
Au moins un bras peut s'étendre orthogonalement au plan moyen du capteur. Avantageusement, dans une configuration à plus de deux patins, l'angle entre les patins est une valeur choisie judicieusement, en fonction des paramètres à mesurer, en général 30°, 45°, 60° ou 120°.At least one arm may extend orthogonally to the average plane of the sensor. Advantageously, in a configuration with more than two pads, the angle between the pads is a carefully selected value, depending on the parameters to be measured, generally 30 °, 45 °, 60 ° or 120 °.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré avec référence aux dessins annexés mais qui n'a aucun caractère limitatif. Sur ces dessins :Other features and advantages of the invention will appear in the following description of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings but which has no limiting character. On these drawings:
Fig. 1 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention.Fig. 1 is a perspective view of the device according to the invention.
Fig. 2 est une vue similaire à Fig. 1 selon un autre angle de vision.Fig. 2 is a view similar to FIG. 1 according to another angle of vision.
Fig. 3 est une vue similaire à Fig. 1 , le dispositif comportant des patins de taille réduite, Fig. 4 est une vue similaire à Fig. 3 selon un autre angle de vision.Fig. 3 is a view similar to FIG. 1, the device comprising skids of reduced size, FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 according to another angle of vision.
Fig. 5 est une vue similaire à Fig. 1 , le dispositif comportant un bras de plus grande longueur.Fig. 5 is a view similar to FIG. 1, the device comprising an arm of greater length.
Fig. 6 est une vue similaire à Fig. 5 selon un autre angle de vision.Fig. 6 is a view similar to FIG. 5 according to another angle of vision.
Fig. 7 est une vue similaire à Fig. 1 d'un autre dispositif selon l'invention, comportant trois patins disposés à 120°, etFig. 7 is a view similar to FIG. 1 of another device according to the invention, comprising three pads arranged at 120 °, and
Fig. 8 est une vue similaire à Fig. 7 selon un autre angle de vision.Fig. 8 is a view similar to FIG. 7 according to another angle of vision.
Dans toute la description qui suit d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, les termes relatifs tels que « supérieur »,Throughout the following description of an embodiment of a device according to the invention, the relative terms such as "superior",
« inférieur », « avant », « arrière », « horizontal » et « vertical » sont à interpréter lorsque le dispositif selon l'invention est installé sur un tissu biologique, en situation de fonctionnement."Lower", "front", "back", "horizontal" and "vertical" are to be interpreted when the device according to the invention is installed on a biological tissue, in operating situation.
On peut voir sur Fig. 1 et 2 un dispositif D selon l'invention. Le dispositif D comporte deux patins 1 et 2. Chaque patin 1 , 2 comporte une surface inférieure de contact 1 a, 2a plane et de forme sensiblement carrée. Chaque patin 1 , 2 est solidaire d'une première extrémité d'un bras 3,We can see on Fig. 1 and 2 a device D according to the invention. The device D comprises two pads 1 and 2. Each pad 1, 2 comprises a lower contact surface 1a, 2a flat and substantially square shape. Each pad 1, 2 is integral with a first end of an arm 3,
4 s'étendant parallèlement aux surfaces de contact 1 a, 2a.4 extending parallel to the contact surfaces 1a, 2a.
Une seconde extrémité de chaque bras 3, 4 est fixée sur capteur d'effort 5. Le capteur d'effort 5 relie donc les deux bras 3, 4.A second end of each arm 3, 4 is fixed on force sensor 5. The force sensor 5 thus connects the two arms 3, 4.
Le capteur 5 se présente sous la forme d'une lame élastique sensiblement rectangulaire. Deux orifices circulaires à chacune des extrémités du capteur permettent sa fixation sur les bras 3, 4.The sensor 5 is in the form of a substantially rectangular elastic blade. Two circular orifices at each of the ends of the sensor allow its attachment to the arms 3, 4.
Chaque bras 3, 4 comporte un alésage fileté 3a, 4a permettant une solidarisation avec le capteur 5 par l'intermédiaire d'une vis de fixation 3b, 4b.Each arm 3, 4 comprises a threaded bore 3a, 4a allowing a connection with the sensor 5 by means of a fixing screw 3b, 4b.
Le capteur 5 est disposé de tel sorte que son plan moyen soit orthogonal aux plans 1 a, 1 b.The sensor 5 is arranged such that its mean plane is orthogonal to the planes 1a, 1b.
Il est possible d'utiliser des capteurs d'effort à base de pont de Wheasthone et de jauges de contraintes, en simple, Vz, 1Λ ou en pont complet, en utilisant 1 , 2, 3, 4 ou 6 jauges. Par exemple dans le cas de l'utilisation d'un capteur utilisant 6 jauges, 4 jauges sont utilisées pour les déformations et 2 pour la compensation en température.It is possible to use Wheasthone bridge-based stress sensors and strain gages, in single, Vz, 1 Λ or full bridge, using 1, 2, 3, 4 or 6 gauges. For example, in the case of the use of a sensor using 6 gauges, 4 gauges are used for the deformations and 2 for the temperature compensation.
L'utilisation de capteurs capacitifs et même piézoélectriques peut être envisagée.The use of capacitive and even piezoelectric sensors can be envisaged.
Le dispositif est utilisé comme suit :The device is used as follows:
Dans un premier temps les patins 1 et 2 sont fixés sur le tissu T à examiner. La liaison avec le tissu T utilise un adhésif, non représenté, à base de scotch double face, ou à base de colle. L'adhésif est choisi parmi les adhésifs non toxiques pour l'individu.In a first step, the pads 1 and 2 are fixed on the fabric T to be examined. The bond with the fabric T uses an adhesive, not shown, based on double-sided tape, or glue-based. The adhesive is selected from non-toxic adhesives for the individual.
Le capteur 5 est ensuite relié à un conditionneur non représenté apte à traiter les informations en provenance du capteur 5 et fournissant une tension proportionnelle à l'intensité de l'effort entre les patins 1 et 2.The sensor 5 is then connected to a not shown conditioner capable of processing the information from the sensor 5 and providing a voltage proportional to the intensity of the effort between the pads 1 and 2.
Le tissu T est alors soumis à une déformation prédéfinie autour du capteur, soit par un quelconque dispositif extérieur, soit par mouvement du sujet. La déformation induite dans le tissu T provoque un effort relatif entre les patins qui sont reliés par les bras 3 et 4 au capteur d'effort.The fabric T is then subjected to a predefined deformation around the sensor, either by any external device or by movement of the subject. The deformation induced in the tissue T causes a relative force between the pads which are connected by the arms 3 and 4 to the force sensor.
L'effort relatif se traduit par une déformation du capteur 5, mesurée par l'intermédiaire de jauge de déformations, qui transmet l'information au calculateur.The relative force results in a deformation of the sensor 5, measured by means of strain gauge, which transmits the information to the computer.
Par comparaison avec d'autres essais effectués sur le même tissu T avec la même déformation prédéfinie, il devient possible de quantifier une modification des propriétés mécaniques du tissu T qui serait intervenue entre les deux essais. En particulier dans le cadre d'une utilisation sur la peau, différentes applications sont possibles.By comparison with other tests carried out on the same fabric T with the same predefined deformation, it becomes possible to quantify a modification of the mechanical properties of the fabric T which would have occurred between the two tests. Especially in the context of use on the skin, different applications are possible.
En comparant des mesures effectuées dans les mêmes conditions avant et après une opération chirurgicale, il devient possible de caractériser la modification des propriétés de la peau du fait de la présence de la cicatrice et de quantifier la gène occasionnée, de suivre la qualité de la cicatrice, de suivre une rééducation.By comparing measurements made under the same conditions before and after a surgical operation, it becomes possible to characterize the modification of the properties of the skin due to the presence of the scar and to quantify the gene caused, to follow the quality of the scar. , to follow a reeducation.
Il est également possible avant une opération chirurgicale, d'effectuer une série de mesure à déformation constante en faisant varier l'orientation du capteur 5, par un glissement des surfaces de contact 1 a et 1 b sur la peau, de manière à déterminer la direction selon laquelle la peau subit l'effort le plus faible ou le plus important.It is also possible, before a surgical operation, to carry out a series of measurement with constant deformation by varying the orientation of the sensor 5, by sliding the contact surfaces 1a and 1b on the skin, so as to determine the direction in which the skin experiences the least or greatest effort.
L'exploitation des mesures effectuées simultanément peut être faite de la même façon pour déterminer la direction ou l'effort est le plus important ou le plus faible.The exploitation of the measurements carried out simultaneously can be done in the same way to determine the direction or the effort is the most important or the weakest.
Cette information peut ensuite être utilisée par le chirurgien qui réalise l'incision. Une autre application est de déterminer la déformation nécessaire à appliquer sur le tissu biologique pour atteindre un effort donné entre les patinsThis information can then be used by the surgeon making the incision. Another application is to determine the deformation necessary to apply to the biological tissue to achieve a given effort between the pads
II est possible de faire varier la géométrie du dispositif en fonction des applications.It is possible to vary the geometry of the device according to the applications.
Fig. 3 et 4 illustrent le mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention où la taille des patins 1 et 2 a été réduite de manière à faciliter la mise en place du dispositif.Fig. 3 and 4 illustrate the embodiment of a device according to the invention where the size of the pads 1 and 2 has been reduced so as to facilitate the introduction of the device.
Fig. 5 et 6 illustrent le mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention où la longueur du bras 3 a été augmentée de manière à éloigner les patins 1 et 2 l'un de l'autre. Ceci peut être utile dans le cas ou la zone à étudier a une surface plus importante ou dans le cas de la présence de blessures ou d'équipements.Fig. 5 and 6 illustrate the embodiment of a device according to the invention wherein the length of the arm 3 has been increased so as to move the pads 1 and 2 away from each other. This may be useful in the case where the area to be studied has a larger surface or in the case of the presence of injuries or equipment.
Il est également possible d'effectuer les mesures suivant plusieurs directions en une seule fois en utilisant par exemple un dispositif à trois patins comme représenté figure 7. On peut voir figure 7 un autre mode de réalisation où un dispositif à trois patins notés 10,11 et 12 est utilisé. Chaque patin 10, 1 1 et 12 comporte une surface inférieure de contact 10a, 1 1 a et 12a plane et de forme sensiblement carrée. Chaque patin 10, 1 1 et 12 est solidaire d'un bras 13, 14 et 15, fixé à un capteur d'effort 16, 17, 18. L'angle entre les normales aux capteurs 16, 17, 18 est ici de 120°. Les capteurs sont reliés à une base 19 commune qui peut être fixée ou non sur le tissu biologique.It is also possible to carry out the measurements in several directions at one time, for example using a device with three runners as shown in FIG. 7. FIG. 7 shows another embodiment where a device with three runners marked 10, 11 and 12 is used. Each pad 10, 1 1 and 12 has a lower contact surface 10a, 11a and 12a flat and substantially square shape. Each pad 10, 1 1 and 12 is secured to an arm 13, 14 and 15, fixed to a force sensor 16, 17, 18. The angle between the normals to the sensors 16, 17, 18 is here 120 °. The sensors are connected to a common base 19 which may or may not be attached to the biological tissue.
De cette manière le dispositif peut être orienté suivant plusieurs directions pour déterminer l'anisotropie de la tension du tissu biologique. In this way the device can be oriented in several directions to determine the anisotropy of the biological tissue tension.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (D) de mesure de la tension mécanique d'une zone de tissu biologique T, caractérisé en ce qu'il comprend :1. Device (D) for measuring the mechanical tension of a zone of biological tissue T, characterized in that it comprises:
- au moins deux patins (1 , 2) aptes à être fixés sur le tissu T, etat least two pads (1, 2) capable of being fixed on the fabric T, and
- au moins un capteur d'effort (5) reliant les patins (1 , 2).- At least one force sensor (5) connecting the pads (1, 2).
2. Dispositif (D) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les patins (1 , 2) sont reliés au capteur (5) par l'intermédiaire de bras (3, 4).2. Device (D) according to claim 1, characterized in that the pads (1, 2) are connected to the sensor (5) via arms (3, 4).
3. Dispositif (D) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tissu biologique (T) est la peau.3. Device (D) according to claim 1 or 2, characterized in that the biological tissue (T) is the skin.
4. Dispositif (D) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les patins (1 , 2) sont fixés sur le tissu (T) à l'aide d'un adhésif.4. Device (D) according to any one of the preceding claims, characterized in that the pads (1, 2) are fixed on the fabric (T) with the aid of an adhesive.
5. Dispositif (D) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur d'effort (5) comporte au moins une jauge de contrainte.5. Device (D) according to any one of the preceding claims, characterized in that the force sensor (5) comprises at least one strain gauge.
6. Dispositif (D) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un patin (1 , 2) a une forme carrée.6. Device (D) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one pad (1, 2) has a square shape.
7. Dispositif (D) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un bras s'étend orthogonalement au plan moyen du capteur. 7. Device (D) according to any one of claims 2 to 6, characterized in that at least one arm extends orthogonally to the mean plane of the sensor.
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