Description
Titre de l'invention : Dispositif de recueil d’une fraction de la transpiration excrétée par un sujet
La présente invention concerne un dispositif de recueil d’une quantité de transpiration excrétée par un sujet, notamment par les glandes sudoripares eccrines du sujet, et permettant éventuellement la mesure d’au moins un paramètre de la transpiration.
La mesure par exemple, de la quantité de la transpiration excrétée peut s’avérer utile pour les sportifs et de manière plus générale pour toutes personnes qui ont besoin de connaître le volume d’eau qu’ils perdent lors d’un épisode de transpiration déclenché par le système de thermorégulation du corps. Cette mesure permet de surveiller leur niveau d’hydratation. Par ailleurs, l’analyse de la composition de la transpiration peut également servir au diagnostic de certaines maladies ou anomalies, à travers, par exemple, la détermination de la concentration en différents ions et composés organiques contenus dans la transpiration.
La publication de Koh et al, intitulée «A soft, wearable microfluidic device for the capture, storage, and colorimétrie sensing of sweat» publiée le 23 novembre 2016 dans le 8ième volume de la revue « Science Translational Medecine » (366ra165 (2016)), décrit un dispositif qui permet de doser par colorimétrie le glucose, le lactate, les ions chlorure et les ions hydronium (pH). Ce dispositif permet également de déterminer la quantité totale transpirée, la vitesse de sudation et ses variations.
Ce dispositif comporte un patch souple ou timbre qui intègre un circuit micro fluidique, lequel débouche par des canaux séparés au niveau de quatre chambres, contenant chacune un réactif permettant le dosage par colorimétrie, respectivement du glucose, du pH, du lactate et des ions chlorure. Ces réactifs sont par ailleurs connus pour cette utilisation. Le circuit micro fluidique est formé dans une couche de poly diméthyle siloxane (PDMS). Le circuit micro fluidique est fixé sur la peau par une couche adhésive perforée qui laisse passer la transpiration. Une puce RFID, isolée du circuit micro fluidique équipe le patch et permet la communication avec un téléphone mobile intelligent.
Le fonctionnement du dispositif précité est le suivant : on applique le patch de manière à ce que la couche adhésive soit en contact avec la peau du patient. La sueur excrétée entre dans le circuit micro fluidique et le remplit. Elle pénètre au niveau des chambres contenant les réactifs : sa couleur change au contact de chacun des réactifs. L’obtention des résultats se fait à l’aide d’un téléphone portable. Le seul fait d’approcher un téléphone portable du patch enclenche la prise d’images de la part du téléphone portable, lequel détermine l’absorbance de chacune des zones du circuit micro fluidique. L’absorbance étant corrélée à la concentration du soluté réagissant avec le réactif, on en déduit, classiquement, la concentration en soluté de la sueur.
La mesure de l’angle du front de remplissage du circuit micro fluidique (le front correspond au changement de coloration) par le téléphone portable permet de déterminer le volume de sueur collecté ce qui permet de calculer la quantité totale de sueur excrétée et en fonction du temps de mesure, la vitesse de sudation.
La publication « Adhesive RFID sensor patch for monitoring of sweat electrolytes » de Daniel P. Rose et al, publiée en juin 2015, dans le n°6 du volume 62 de la revue IEEE transactions on biomédical engineering, pages 1457-1465, décrit, elle, un dispositif qui permet de mesurer la quantité d’ion Na+ contenus dans la transpiration. Ce dispositif comporte un patch qui comprend un adhésif poreux recouvert d’une feuille découpée de polyamide. Cette feuille trouée comporte une antenne qui entoure le trou et qui est formée par une mince couche de cuivre. Dans le trou se situe un papier micro-fluidique découpé au laser qui définit une enceinte de récupération. Les deux bornes de l’antenne sont disposées au niveau de cette enceinte de récupération. Une puce est disposée au- dessus de l’antenne et recouverte d’un film poreux aux gaz.
Le patch est fixé sur une partie du corps d’un patient. La transpiration excrétée par le patient passe à travers l’adhésif poreux et se répand dans le circuit micro fluidique. Quand la transpiration remplit l’enceinte de récupération, on approche un téléphone portable de l’antenne précitée, lequel envoie une onde électromagnétique qui génère un courant induit dans l’antenne. La mesure de la conductance de la transpiration contenue dans l’enceinte permet de déduire la concentration en chlorure de sodium de la transpiration du sujet.
Les dispositifs précités récupèrent la transpiration sous forme liquide. Or, il s’avère en pratique, notamment lorsque le sujet effectue un effort physique, que la transpiration se trouve également sous forme vapeur ; le corps étant chaud, la sueur liquide se transforme rapidement en vapeur. Les patchs ou timbres précités ont donc tendance à se décoller et sont difficiles d’utilisation, soit par temps chaud, soit lorsque l’utilisateur produit un effort physique prolongé. Par ailleurs, il est difficile d’obtenir un front net car le circuit micro fluidique contient de la vapeur qui se condense ça-et-là sur les parois, rendant également la mesure de l’avancée du front difficile.
De plus, il a été constaté que la surface de captation de la transpiration doit être suffisamment importante pour pouvoir recueillir la transpiration excrétée par plusieurs glandes sudoripares eccrines, de préférence au moins dix afin de minimiser les risques d’erreur. La quantité de transpiration secrétée remplit alors rapidement les canaux micro- fluidiques, lesquels doivent alors être très longs.
Il s’avère également que lorsque le canal micro-fluidique est long, la transpiration émise au niveau du point de collecte du canal ou « inlet » a de plus en plus de mal à pousser la transpiration contenue dans le canal au fur et à mesure que celui-ci se remplit. Il s’ensuit que la glande sudoripare ne peut plus facilement excréter la transpiration. Son fonctionnement est altéré : elle ne secrète plus de transpiration ou en tout cas plus avec la même cinétique ; elle peut également être endommagée et éclater sous la pression de la transpiration qu’elle contient mais qu’elle ne parvient plus à excréter. De même, la taille du patch ou du timbre qui collecte la sueur dans un canal micro fluidique et proportionnel à la taille du point de collecte et à la longueur du canal servant à stocker la sueur (par étalement dans le canal micro fluidique) et mesurer la quantité ainsi collectée. Ces dispositifs ont donc une surface d’un centimètre carré à plusieurs dizaines de centimètres carrés, non respirante, qu’il faut fixer sur le corps de façon durable (au minimum une heure). Le plaquage d’une surface trop importante et non respirante sur la peau peut également poser de nombreux problèmes. Par exemple, les problèmes liés à la sueur qui s’accumule sous le patch et pouvant éventuellement s’introduire dans le trou de collecte et fausser la mesure, ou encore étouffer, potentiellement jusqu’à éclatement (selon le type d’adhésif et la durée d’utilisation) le fonctionnement des glandes sous l’ensemble de la surface du patch (rendant les prochains patchs impossible à remettre au même endroit
alors que par principe un individu doit placer le patch toujours au même endroit séances après séances). Afin de limiter ces problèmes, les points de collecte de la sueur ou inlet du canal micro fluidique sont petits ce qui limite le nombre de glandes échantillonnées et donc la précision de la mesure. Cependant même avec un petit point collecte (entre 0,03 cm2 et 0,12 cm2) la longueur du canal micro fluidique reste important (entre 40 cm et plusieurs mètres) par conséquent le patch garde une surface non respirante importante en contact avec la peau.
La présente invention a pour but de proposer un dispositif permettant de remédier à tout ou partie des inconvénients précités liés aux dispositifs de l’art antérieur.
Un but particulier de la présente invention est de proposer un dispositif qui permet de mesurer le volume de sueur collecté, au moyen d’une tache ou d’une auréole facilement détectable et lisible par des moyens de mesure qui peuvent détecter le contour et/ou les couleurs de cette dernière.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif qui peut être utilisé par un utilisateur effectuant une activité physique ou plus généralement transpirant par activation du système de thermo régulation du corps (climat, travail intense, travail en tenue de protection, maladies hormonales, sudation nocturne).
Un autre but de l’invention est de proposer un dispositif qui permet de détecter la présence de lactates dans la transpiration et qui permet éventuellement le dosage de ces derniers.
La présente invention concerne un dispositif de recueil d’une fraction de la transpiration excrétée par un sujet, ledit dispositif étant du type comprenant un timbre souple, lequel comprend une face inférieure, ledit dispositif comportant des moyens de fixation dudit timbre contre la peau dudit sujet.
De manière caractéristique, selon l’invention, ledit timbre est un timbre multicouche et il comporte:
- une première couche dont la face inférieure forme au moins partiellement la face inférieure dudit timbre, ladite première couche comportant au moins une perforation définissant une bouche de captation de la transpiration apte à être mise en contact direct avec la peau du sujet et une ouverture de transfert ;
- une couche absorbante hydrophile, disposée au-dessus de ladite première couche et communiquant avec le milieu extérieur, ladite couche absorbante communiquant avec ladite première couche par ladite ouverture de transfert ;
- un film éventuellement transparent, étanche à l’eau et à la vapeur qui recouvre au moins la face supérieure de ladite couche absorbante, et, en outre, des moyens de régulation du débit de transpiration à l’état liquide et/ou vapeur pénétrant dans ladite couche absorbante et des moyens d’évacuation de l’air contenu dans ladite couche absorbante vers l’extérieur dudit dispositif.
La Demanderesse a en effet constaté que la régulation du débit de transpiration pénétrant dans la couche absorbante permet de ne pas perturber les glandes sudoripares du sujet. La Demanderesse a de plus constaté qu’en cas d’effort physique intense, la majorité de la transpiration est rapidement sous forme vapeur. Elle a de plus constaté que le débit de transpiration pénétrant dans la couche absorbante doit être régulé afin d’éviter la saturation trop rapide de cette dernière. Cette dernière absorbe la transpiration liquide par capillarité dû fait de ses pores ouverts. Lorsque la couche absorbante est saturée, elle ne peut plus recueillir de transpiration. Il s’ensuit que le dispositif ne peut pas être utilisé pour des activités physiques trop intenses et/ou trop longues. Les moyens de régulation du débit de transpiration pénétrant dans la couche absorbante permettent d’utiliser une couche absorbante de surface relativement faible et de faible épaisseur même pour les activités physiques intenses ou longues car ils évitent la saturation rapide de la couche absorbante.
Les moyens d’évacuation de l’air de la couche absorbante permettent à cette dernière d’absorber par capillarité la transpiration, les pores se vidant de l’air qu’ils contiennent pour se remplir de transpiration.
La couche absorbante est de préférence une couche qui ne gonfle pas lors de l’absorption de la transpiration et qui ne change pas de taille.
On recueille ainsi une fraction de la transpiration excrétée, laquelle fraction peut servir, par exemple, à mesurer le volume total de transpiration secrété par le sujet ou la présence d’un ion ou composé dans la transpiration, notamment par la mesure d’une tache avec une auréole visible, et permettant une détection optique facile du volume de transpiration.
Selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens de régulation du débit comportent un canal micro-fluidique débouchant d’une part au niveau de ladite bouche de captation de la transpiration et d’autre part au niveau de ladite ouverture de transfert ménagée dans ladite première couche.
Le canal, une fois qu’il est rempli de transpiration liquide (c’est-à-dire environ par exemple, 15 minutes à 20 minutes après le début de l’effort physique), évite à la transpiration vapeur de pénétrer dans la couche absorbante ; celle-ci se recondense sous forme liquide. On obtient ainsi une tache ou auréole ayant un contour net et dont la surface est ensuite facile à déterminer.
Le canal micro fluidique est avantageusement ménagé dans l’épaisseur de ladite première couche. Cette dernière peut, par exemple, être formée de trois sous-couches empilées, la couche centrale comportant une découpe formant les parois verticales du canal.
La bouche de captation peut comprendre des lèvres élastiquement déformables aptes à venir au contact de la peau de l’utilisateur de manière à réaliser une connexion étanche à l’eau et à l’air entre la peau et ledit dispositif, au nveau de ladite bouche de captation.
Les moyens d’évacuation de l’air contenu dans ladite couche absorbante vers l’extérieur dudit dispositif peuvent comporter au moins une couche perméable à l’air, laquelle est en contact avec ladite couche absorbante et/ou un canal ouvert sur l’extérieur dudit dispositif et qui communique avec ladite couche absorbante.
Le canal micro-fluidique peut comporter une zone tampon permettant de stocker de la transpiration et ladite zone tampon peut communiquer avec ladite ouverture de transfert. Cette zone tampon permet de réguler le débit de transpiration liquide. Lorsqu’elle est située sous l’ouverture de transfert, le contact entre la transpiration contenue dans la zone tampon et la couche absorbante (lorsque cette dernière est disposée discrètement sur la première couche) s’effectue au niveau de la surface supérieure du volume de transpiration, ce qui permet une régulation fine en fonction du volume de la zone tampon.
Avantageusement, la bouche de captation est disposée à distance de ladite ouverture de transfert, selon un plan sensiblement horizontal parallèle aux couches
empilées dudit timbre. La longueur du canal micro-fluidique peut être de l’ordre du centimètre même lorsque la bouche de captation présente une surface suffisante pour entourer au minimum une dizaine de glandes sudoripares (jusqu’à plus d’une cinquantaine).
A titre d’exemple, lorsque la bouche de captation présente une surface de 0,2 cm2 à 1 cm2, le canal peut avoir, par exemple, une longueur égale ou comprise entre 1 ,5 cm et 7 cm. Le recueil de la transpiration se fait principalement dans la couche absorbante.
La communication entre la couche absorbante et l’extérieur du timbre n’est pas limitée selon l’invention. Cette communication peut être directe ou indirecte.
Selon une variante du premier mode de réalisation, ladite première couche comporte, en outre, un canal d’évent qui débouche latéralement hors dudit timbre et qui relie une ouverture d’évent ménagée dans ladite première couche, ladite ouverture d’évent communiquant avec ladite couche absorbante. La couche absorbante peut être disposée sur la première couche dans ce cas l’ouverture d’évent débouche sous la couche absorbante.
Avantageusement, ledit canal d’évent forme au moins un méandre, ce qui permet de réduire l’évaporation de la transpiration dans la couche absorbante. En effet, du fait de la chaleur du corps, la transpiration à tendance à s’évaporer ; un contact trop direct avec l’air extérieur plus sec augmente cette évaporation ce qui nuit ensuite aux mesures effectuées sur la fraction de transpiration recueillie dans le dispositif de l’invention.
Le canal micro fluidique peut contenir un agent coloré hydrosoluble ou un réactif hydrosoluble apte à réagir avec la transpiration. Il est alors possible de colorer la couche absorbante sans la modifier, en particulier sans l’imprégner de composés chimiques aptes à réagir avec la transpiration. La transpiration liquide passant dans le canal va dissoudre l’agent coloré ou le réactif et l’emmener dans la couche absorbante, formant alors une tache, par exemple. Il est également ainsi possible d’augmenter le nombre de paramètres relatifs à la transpiration du sujet et mesurables à partir du dispositif de l’invention ou par ce dernier. On évite ainsi de mettre tous les réactifs ou agents de détection chimique dans la couche absorbante.
Selon un deuxième mode de réalisation des moyens de régulation du débit de transpiration liquide et/ou vapeur pénétrant dans la couche absorbante, éventuellement
combinable avec le premier, ladite ouverture de transfert est en regard ou correspond avec ladite bouche de captation et lesdits moyens de régulation du débit comportent au moins une couche intermédiaire disposée entre ladite première couche et ladite couche absorbante et qui comporte une ouverture intermédiaire, de surface inférieure à la surface de ladite bouche de captation, ladite ouverture intermédiaire étant en regard de ladite bouche et de ladite ouverture de transfert et ladite première couche, présente un coefficient de diffusion de la vapeur CDV1 supérieur au coefficient de diffusion de la vapeur d’eau CVD2 de ladite couche intermédiaire et ladite couche intermédiaire est perméable à l’air et permet l’évacuation de l’air de ladite couche absorbante vers le milieu extérieur.
La couche absorbante est mise en communication avec le milieu extérieur par l’intermédiaire de la couche intermédiaire qui laisse passer l’air, notamment et par la bouche de captation qui correspond ou est en regard de l’ouverture de transfert.
Le timbre a le mérite de faire migrer la transpiration liquide initialement excrétée, verticalement en évitant que trop de transpiration vapeur n’entre dans la couche absorbante et s’y condense ensuite, saturant rapidement cette dernière ou formant des taches peu lisibles, au contour flou.
Selon un mode de réalisation, la couche intermédiaire comporte uniquement l’ouverture intermédiaire à l’exclusion de toute autre perforation ou ouverture. Ce mode de réalisation est adapté lorsque la couche intermédiaire comporte des sous-couches plus ou moins perméables à la vapeur.
Avantageusement, dans ce second mode de réalisation, la première couche s’étend autour de la couche absorbante et est conformée pour permettre le passage de la vapeur vers le milieu extérieur dudit timbre. L’évacuation de la vapeur évite de saturer la couche absorbante. Lorsque la première couche comporte une face inférieure adhésive, cette face fait office de moyens de fixation du dispositif sur la peau de l’utilisateur.
Avantageusement, la surface de l’ouverture intermédiaire est inférieure à celle de la bouche de captation ou à celle de l’ouverture de transfert afin de réduire le débit entrant vers la couche absorbante.
La combinaison de la couche intermédiaire avec la première couche permet de réguler le débit de transpiration en évacuant une grande partie de la transpiration vapeur avant de condenser cette dernière plus loin du corps, en-dessous de la couche absorbante. Selon une variante de ce mode de réalisation des moyens de régulation du débit, ladite première couche comporte des perforations secondaires débouchant sous ledit timbre et lesdits moyens de régulation du débit comportent, en outre au moins une première sous- couche en matériau étanche à l’eau, disposée entre ladite première couche et ladite couche intermédiaire, ladite première sous-couche comporte un circuit de drainage de la transpiration qui relie lesdites perforations secondaires avec l’extérieur dudit timbre.
Ce circuit de drainage est également un circuit micro fluidique. La hauteur du canal varie avantageusement de 50 pm à 100 pm et sa largeur varie de 100 pm à 400 pm ou 600 pm, par exemple. Le circuit de drainage est un circuit ouvert.
Le circuit de drainage limite la quantité de transpiration liquide pénétrant dans la couche absorbante. La forme et la surface du circuit d’évacuation ne sont pas limitées selon l’invention. Il doit drainer la transpiration, liquide ou vapeur se condensant dans le circuit et provenant de la première couche vers les bords de la première sous-couche, lesquels sont à l’air libre et permettent ainsi l’évaporation dans l’air de la transpiration.
La couche intermédiaire peut comporter au moins deux sous-couches ayant des coefficients de diffusion de la vapeur différents et décroissants, la sous-couche en contact avec ladite première couche présentant un coefficient de diffusion de la vapeur supérieure à celui de la sous-couche en contact avec ladite couche absorbante. Dans ce mode de réalisation, toutes les sous-couches présentent une perforation ou ouverture principale identique et toutes les perforations sont disposées les unes sur les autres.
Un empilement de telles sous-couches permet d’éviter que la vapeur reste en contact avec la peau et éloigne ou décolle le timbre de la peau, nuisant ainsi à la captation de la transpiration. La couche absorbante peut, elle réagir avec la vapeur. Néanmoins, si la vapeur vient au contact de la couche absorbante, de petites taches se forment, sans front distinct ; celles-ci peuvent gêner les mesures effectuées ultérieurement sur la tache. Il peut être préférable de limiter le contact entre la couche absorbante et la vapeur.
Selon une variante des moyens de régulation du débit de la transpiration liquide et/ou vapeur, la couche intermédiaire comporte au moins trois sous-couches, une
première sous-couche en matériau étanche à l’eau et comportant une perforation principale disposée au-dessus de l’ouverture de transfert de ladite première couche , une deuxième sous-couche également étanche à l’eau, disposée sur ladite première sous-couche et qui forme un circuit de stockage de la transpiration , ledit circuit de stockage est isolé de l’extérieur dudit timbre et met en communication ladite perforation principale ménagée dans ladite première sous-couche avec la surface inférieure d’une troisième sous-couche , ladite troisième sous-couche est également en matériau étanche à l’eau au moins sur sa face inférieure, ladite troisième sous couche comporte au moins une perforation principale qui met en communication ledit circuit de stockage de l’eau avec la face inférieure de ladite couche absorbante.
Dans ce mode de réalisation, la transpiration liquide est stockée dans un circuit de stockage puis mise au contact avec la couche absorbante en des zones déterminées définies par des perforations ménagées dans la troisième sous-couche. On définit ainsi la taille et le nombre des auréoles/taches qui vont servir, par exemple, à la détermination de la quantité de transpiration excrétée.
Avantageusement, la perforation principale de ladite troisième sous-couche est disposée au-dessus de ladite perforation principale de ladite première sous-couche.
Le circuit de stockage peut être formé en découpant la sous-couche, le fond du circuit étant formé par la surface de la couche situé en-dessous et le circuit étant recouvert par la couche située au-dessus. Ceci est valable également pour le circuit de drainage. Un circuit fermé est un circuit qui ne communique pas directement avec le milieu extérieur. Le circuit de stockage peut être micro fluidique ou non. Il peut avoir une dimension de l’ordre du millimètre ou plus.
Selon une variante, la deuxième sous-couche comporte une perforation principale de surface supérieure à celle de la perforation principale de ladite première sous-couche et à celle de ladite troisième sous-couche. Cette perforation sert également au stockage de la transpiration liquide.
Quel que soit le mode de réalisation, lesdites couches et les éventuelles sous- couches dudit timbre sont solidaires les unes des autres et sont en particulier collées les unes sur les autres.
Quel que soit le mode de réalisation, Les couches et les éventuelles sous-couches sont choisies indépendamment les unes des autres parmi les feuilles d’acrylate, de polyester, d’acrylique et parmi les empilements d’au moins deux ou trois desdites feuilles.
Quel que soit le mode de réalisation, la couche absorbante peut être une membrane microporeuse ou nanoporeuse asymétrique. Avantageusement, ladite couche absorbante comporte des pores ouverts dont la section varie en fonction de l’épaisseur de ladite couche. La section des pores peut avantageusement diminuer selon l’épaisseur de la couche. Ainsi, si l’extrémité des pores ayant la section la plus grande est disposée vers la première couche, il est possible de bloquer les grosses molécules telles que les lactates dans la couche absorbante ; l’eau qui est une molécule plus petite migrant jusqu’à la surface de la couche absorbante située sous le film transparent.
Le film hydrophobe et imperméable est transparent quand la détermination d’un paramètre est effectuée par la mesure de la taille et/ou de la couleur d’une tache. Le terme « membrane poreuse » désigne une feuille souple pouvant être pliée ou courbée et présentant des pores débouchant, permettant le phénomène d’absorption par capillarité.
Avantageusement, quel que soit le mode de réalisation, la couche absorbante contient un réactif apte à réagir chimiquement avec la transpiration en changeant de couleur ou en modifiant la résistance électrique de ladite couche absorbante. Le dispositif permet alors de mesurer soit optiquement soit électriquement un paramètre qui peut être ensuite corrélé avec une caractéristique de la transpiration excrétée pouvant être, par exemple, son volume, son pH ou sa composition.
Ainsi, le dispositif peut comporter des électrodes disposées de manière à pouvoir mesurer la résistance électrique de ladite couche poreuse.
Le dispositif peut également comporter en outre, un circuit métallique souple formant une antenne et une puce inscriptible de type RFID ou NFC reliée à ladite antenne, ladite antenne entoure ladite couche absorbante ou lorsqu’elle est présente, ladite première sous-couche formant ledit circuit de drainage, les deux extrémités de ladite antenne sont électriquement connectées à des bords opposés de ladite couche absorbante ou dudit circuit de drainage.
Cette antenne permet de déterminer la conductance de la transpiration et donc sa concentration en espèces ioniques, notamment en sodium.
Avantageusement, ledit film transparent comporte ou laisse apparaître des informations optiques aptes à déclencher une application dédiée lorsqu’il est détecté par un appareil de lecture.
Avantageusement, le dispositif de l’invention comporte des moyens de mesure de la surface et/ou de la couleur de la tache formée par la transpiration à la surface de ladite couche absorbante, sous ledit film étanche et lesdits moyens de mesure permettent de corréler la surface de la tache et/ou son changement de couleur et/ou l’intensité de ladite ou desdites couleurs de ladite tache avec au moins une information choisie parmi : le volume de transpiration excrété par le sujet, la concentration en au moins un composé ou ion choisi parmi les lactates, les nitrates, le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium, l’acide acétique, l’acide propionique, l’acide butyrique et l’acide urique.
Ces moyens de mesure peuvent être intégrés à un téléphone mobile de type « smartphone ».
Avantageusement, lesdits moyens de lecture comportent, en outre un relai d’alimentation à distance de ladite puce avec une fréquence donnée et lesdites informations optiques sont également aptes à déclencher lors de leur lecture par ledit lecteur optique l’alimentation électrique de ladite puce par ledit relai d’alimentation à ladite fréquence donnée.
Les moyens de fixation du timbre ne sont pas limités selon l’invention. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de fixation sont perméables au gaz et notamment à la vapeur. Ils permettent ainsi à la transpiration de s’évaporer autour du timbre et évitent d’endommager les glandes sudoripares ;
Les moyens de fixation peuvent comporter un brassard élastiquement déformable sur lequel ledit timbre est monté, ledit brassard comportant un passage pour ledit canal micro fluidique et ladite bouche de captation est disposée sur la face opposée à celle sur laquelle se trouve la couche absorbante.
Les moyens de fixation dudit timbre peuvent également comporter une feuille souple éventuellement adhésive et ladite feuille est fixée sous ladite première couche et dépasse autour de cette dernière, ladite feuille comporte un passage pour ledit canal
micro-fluidique et ladite bouche de captation est disposée de l’autre côté de ladite feuille par rapport à ladite couche absorbante. La feuille est de préférence perméable aux gaz pour éviter de se décoller du fait de la transpiration. Elle est avantageusement adhésive ce qui peut éviter l'utilisation du brassard en même temps que la feuille.
La présente invention concerne également un procédé de détermination de la quantité de sueur excrétée par un sujet selon lequel :
- on fixe sur la peau du sujet un timbre souple selon la présente invention,
- on amène le sujet à transpirer jusqu’à l’apparition d’une tache visible à travers ledit film transparent ;
- on photographie la surface de ladite couche absorbante apparente à travers ledit film transparent ;
- on réalise une image calibrée de ladite couche absorbante ;
- on binarise ladite image calibrée de manière à la diviser en pixels ;
- on calcule le gradient de couleur de chaque pixel dans le système RVB de manière à identifier la tache formée par la diffusion de la transpiration dans la couche absorbante ;
- on extrait les pixels contenus dans la zone définie par le front de diffusion de la transpiration ;
- on détermine les couleurs de cette zone dans le système RVB, leur densité et les surfaces qu’elles occupent chacune ;
- on compare avec les données contenues dans une base de données les valeurs de surface, couleur et densité obtenues de manière à déterminer la quantité de sueur excrétée et éventuellement la concentration en lactates lorsque ladite couche absorbante contient au moins un colorant apte à changer de couleur lors de la modification de pH de la transpiration du fait des lactates, la tache comportant alors plusieurs couleurs. Définitions
Le coefficient de diffusion de la vapeur correspond au coefficient de diffusion de la vapeur d’eau. Il est mesuré de la manière suivante : on ferme hermétiquement l’ouverture d’un récipient contenant un volume connu d’eau avec la membrane microporeuse ou couche dont il faut mesurer le coefficient de diffusion de la vapeur. La surface de l’ouverture est connue. La colle qui sert à coller la membrane ou couche sur le récipient
est étanche à l’eau et à la vapeur. On place l’ensemble à 37°C pendant 24 heures à pression atmosphérique. On mesure ensuite le niveau d’eau. La différence de volume observée correspond au volume d’eau liquide qui a traversé la membrane sous forme vapeur pendant 24 heures. Le coefficient s’exprime donc en g.rrr2.j-1.
Le « terme coefficient de diffusion de la vapeur » désigne donc le coefficient de diffusion de la vapeur d’eau mesuré à 37°C et à pression atmosphérique, selon la méthode précitée.
Le terme « eau » désigne l’eau liquide.
Le terme vapeur désigne la vapeur d’eau.
Le colorant est avantageusement choisi parmi les colorants alimentaires, tels que la chlorophylle, les chlorophyllines, la norbixine et l’astaxanthine, l’extrait de crajirule, le crésol, le 3-méthylphenol, le 2-chloro-4-[3-(3-chloro-4-hydroxyphenyl)-1 ,1 - dioxobenzo[c]oxathiol-3-yl]phenol, 2-chloro-4-[3-(3-chloro-4-hydroxyphenyl)-1 , 1 - dioxobenzo[c]oxathiol-3-yl]phenol, le 4,4 ' -(1 ,1 -Dioxido-3H-2,1 -benzoxathiole-3,3- diyl)bis(2-bromo-6-isopropyl-3-methylphenol), le 3,3’-dibromosulfone galleine, le 3’, 3"- dibromo-p-xylenolsulfonphthaleine, le bleu de bromophénol, la phénolphtaléine, 3,3- Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)-1 (3H)-isobenzofuranone, le vert de bromocrésol, le bleu de bromothymol, la phtalocyanine de cuivre (II), les anthocyanosides et leurs dérivés, en particulier les bétacyanines, la curcumine, les caroténoïdes dont le béta carotène (forme trans), les flavonoïdes, en particulier la catéchine, la quercétine, l’apigénine et la lutéoline.
De préférence, on choisit un mélange de colorant dont un colorant change de couleur à pH 7 et l’autre change de couleur à pH inférieur à 5.5. Par exemple, on utilise un mélange de vert de bromocrésol et de bleu de bromothymol. Ce mélange permet de bien imprégner la membrane microporeuse hydrophile et change de couleur à pH = 7 et à pH inférieur à 5.5. Il permet d’indiquer par ses deux changements de couleur le passage de l’eau et le passage de lactates dans la membrane micro poreuse (couche absorbante). On définit selon la présente invention, un canal micro fluidique comme étant un canal présentant au moins une dimension de l’ordre du micromètre. Le canal peut avantageusement être ménagé dans un matériau hydrophobe. Le canal comporte un fond, deux, trois ou quatre parois verticales. Il peut comporter un plafond ; il forme alors
une cavité éventuellement ouverte sur l’extérieur par des ouvertures ménagées dans le fond, le plafond et/ou les parois verticales.
La couche absorbante n’est pas limitée selon l’invention. Il peut s’agir d’une membrane poreuse hydrophile en PVDF, d’une membrane en polypropylène rendu hydrophile par greffage, par exemple, d’une membrane en poly sulfone ou en polyéther sulfone.
Avantageusement, la couche absorbante qui a une porosité asymétrique est une membrane en poly sulfone ou en polyéther sulfone. La Demanderesse a constaté que de telles membranes étaient faciles à imprégner de colorant(s) hydrosoluble et en particulier de vert de bromocrésol et/ou de bleu de bromothymol. Une telle membrane imprégnée du mélange de colorant reste stable et ne change pas de couleur tant que le patch n’est pas utilisé. Les colorants restent homogènement répartis dans la membrane microporeuse sans altération de cette dernière. Une telle membrane de gonfle pas et ne change pas de taille.
L’Homme du Métier est à même de déterminer les épaisseurs des différentes couches et sous-couche ainsi que leur porosité et leur coefficient de diffusion de la vapeur par des expérimentations de routine afin de déterminer quelle combinaison est préférable dans le cas de la transpiration.
Néanmoins, c’est le mérite de la Demanderesse que d’avoir montré que l’on obtient un timbre parfaitement soudé qui permet d’obtenir au moins une tache lisible formée par contact d’eau avec la membrane colorée lorsque l’on régule le débit de transpiration entrant dans la couche absorbante. La première couche en contact avec la peau a avantageusement une épaisseur sensiblement égale ou supérieure à 50pm et inférieure ou égale à 120pm (couche d’adhésif compris). La couche intermédiaire éventuellement formée des sous-couches présente une épaisseur sensiblement égale ou supérieure à 100pm et sensiblement égale ou inférieure à 300pm (épaisseur de la couche adhésive éventuellement liée à la couche ou sous-couche comprise). Les valeurs des épaisseurs précitées sont avantageusement couplées aux coefficients de diffusion de la vapeur suivants : la couche inférieure présente un coefficient de diffusion de la vapeur supérieur à 3000g/m2/j. La couche intermédiaire présente un coefficient de diffusion de la vapeur sensiblement égal ou supérieur à 300g/m2/j et sensiblement égal ou inférieure à 1200
g/m2/j qu’elle soit mono couche ou formée de plusieurs sous-couches. Les épaisseurs et coefficients de diffusion de la vapeur précités permettent d’obtenir un timbre de faible épaisseur et souple qui suit bien les mouvements du corps de l’utilisateur et ne se décolle pas.
La première couche présente un coefficient de diffusion de la vapeur de l’ordre de 2, 2,5 ou 3 fois le plus grand coefficient de diffusion de la vapeur des sous-couches formant la couche intermédiaire.
Le sujet n’est pas limité selon l’invention. Il peut s’agir d’un humain ou d’un animal.
La présente invention, ses caractéristiques et les avantages qu’elle procure apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de trois modes de réalisation et d’une variante, présentés à titre d’exemples non limitatifs et qui font référence aux dessins annexés dans lesquels :
- La [Fig. 1] représente une vue en perspective et en éclaté d’un premier mode de réalisation de l’invention ;
- La [Fig. 2] représente une vue de dessus du dispositif de la Fig. 1 ;
- la [Fig. 3] représente une vue en perspective et en éclaté d’un deuxième mode de réalisation du timbre de l’invention ;
- la [Fig. 4] représente une vue en perspective et en éclaté d’un troisième mode de réalisation du timbre de l’invention ;
- la [Fig. 5] représente une vue du dessus des deux dernières couches disposées avant la couche absorbante d’une variante de réalisation du troisième mode de réalisation ;
- la [Fig. 6] représente une photographie de la tache formée au niveau de la face supérieure de la membrane microporeuse (couche absorbante) par la transpiration, cette tache étant analysée par le smart phone équipé d’un appareil photographique ;
- la [Fig. 7] représente une membrane microporeuse (couche absorbante) équipée d’une antenne permettant de déterminer la conductance de la transpiration.
En référence à la Fig. 1 , le dispositif de l’invention comporte un timbre souple 1. Ce timbre est formé d’un empilement de couches solidaires les unes des autres mais n’ayant pas toutes la même forme. Sur la Fig. 1 , les couches sont représentées de la couche la plus proche de la peau du sujet vers la couche la plus éloignée du sujet lorsque
le timbre est appliqué sur la peau du sujet. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte une feuille de fixation 81 perméable aux gaz et qui comporte une face inférieure adhésive, laquelle sera collée sur la peau du sujet. La feuille de fixation 81 comporte un passage 810 formant un trou ou un volet qui permet le passage du canal micro fluidique, comme expliqué ultérieurement.
En référence à la Fig. 1 , le canal micro fluidique 6 est formé de trois sous-couches en matériaux hydrophobes. Le fond du canal micro fluidique est formé par une sous- couche 61 qui comporte une patte 610 terminée par une ouverture ou bouche de captation 611 entourée d’une lèvre élastiquement déformable (non représentée). Les parois du canal sont formées par une seconde sous-couche 62 qui comporte une micro découpe 620, rectiligne dans le mode de réalisation représenté. La découpe rectiligne 620 débouche dans une découpe 623 de même forme et disposée en regard de la bouche 611 et dans une zone tampon 65. La seconde sous-couche 62 comporte également un second canal 622, distinct du premier canal 610. Ce second canal 622 sert d’évent à la couche absorbante 5. Le second canal 622 débouche à l’extérieur de la seconde couche 62 et débute au niveau d’une perforation d’aération 621 . La sous-couche 62 forme les parois verticales du canal micro-fluidique et donc l’épaisseur de ce dernier.
La troisième sous-couche fermant le canal micro fluidique est la couche barrière 4 qui est hydrophobe et imperméable aux gaz et aux liquides. Cette couche barrière 4 comporte une ouverture de transfert 41 qui est placée au-dessus de la zone tampon 65 et une ouverture d’évent 420 disposée en regard de la perforation d’aération 621 de la seconde sous-couche 62. La couche barrière comporte une patte 410 qui vient fermer le dessus de la découpe 620 et le dessus de la découpe 623.
Ainsi, les couches empilées 61 , 62 et 4 forment la première couche du timbre. Toutes les sous-couches 61 , 62 et 4 sont en matériaux hydrophobe et étanche aux liquides, notamment à l’eau.
La couche absorbante 5 est disposée sur la couche barrière 4. Un film étanche et transparent 7 recouvre la couche absorbante 5 et s’étend sur la couche 4, en recouvrant la patte 410.
La Fig. 2 représente une vue du dessus du timbre 1 . Les canaux 6 et 622 sont représentés en traits pointillés puisqu’il se trouvent dans l’épaisseur du timbre 1 ou sous
ce dernier. On voit sur la Fig. 2 que la bouche de captation 611 est éloignée de la couche absorbante 5 et que cette dernière communique avec l’extérieur du timbre 1 par le canal d’évent 622.
Le mode de fonctionnement de ce dispositif va être décrit en référence aux figures 1 et 2. La patte comportant une partie du canal micro fluidique 6 est passée à travers l’ouverture 810 de la feuille de fixation 81. On retire le feuillet de protection de la face adhésive de la feuille de fixation 81 et l’on colle le timbre sur la peau de l’utilisateur au moyen de la feuille de fixation 81 . La bouche de captation 611 est donc appliquée sur la peau de l’utilisateur. La lèvre déformable qu’elle comporte sur son pourtour permet de guider la transpiration dans le canal 6. Le timbre se trouve sur la feuille de fixation 81 . Il peut y être collé.
Lorsque l’utilisateur transpire, la transpiration captée au niveau de la bouche de captation 611 entre dans le canal micro fluidique 6. Du fait du matériau hydrophobe formant le canal et de la taille de ce dernier, la transpiration coule vers la zone tampon 65 et s’y accumule. La transpiration sous forme de vapeur pénètre dans la couche 5.
Lorsque toute la zone tampon est remplie de transpiration liquide, la surface du liquide entre au contact de la couche absorbante 5 au niveau de l’ouverture de transfert 410. La transpiration liquide est absorbée par capillarité dans la couche absorbante. Le canal 6 continue de se remplir du fait de la transpiration de l’utilisateur. La couche absorbante 5 évite de bloquer la sudation en absorbant toujours une quantité de liquide débordant de la zone tampon. L’air initialement contenu dans le canal 6 et dans la couche absorbante 5 est évacué par le canal d’évent 622, ce qui permet à la couche absorbante de toujours absorber de la transpiration liquide.
La transpiration liquide pénètre dans la couche absorbante 5 et réagit chimiquement avec les réactifs que cette dernière contient ou modifie sa conductivité. Si le réactif est un réactif coloré, une tache colorée apparaît doucement à la surface de la couche 5 située sous le film 7. La taille de la tache est proportionnelle à la quantité de transpiration liquide captée par la couche absorbante. La couleur de la tache peut être variable en fonction du pH de la transpiration ou de la présence de lactates, par exemple.
Pour la détection de la modification du paramètre (ici, la couleur de la couche absorbante visible à travers le film transparent 7) on se rapportera au mode de fonctionnement du second mode de réalisation, comme indiqué ci-dessous.
Un second mode réalisation va maintenant être décrit en référence aux figures 2 et suivantes. En référence à la Fig. 3, le dispositif de l’invention comporte un timbre ou patch souple 1 . Ce timbre 1 est souple et comporte une face inférieure qui peut être collée sur la peau du sujet et suivre les mouvements de ce dernier sans se décoller. Il peut être collé sur un bras ou un avant-bras par exemple. Il est en matériau(x) adapté(s) pour être au contact avec la peau.
Le dispositif de l’invention comporte (tout comme le premier mode de réalisation) également un téléphone portable du type Smart phone (non représenté) équipé d’un appareil photographique lequel fait office de colorimètre RVB.
En référence à la Fig. 3, selon un premier mode de réalisation, le timbre 1 comporte une première couche 11 ou couche de peau dont la face inférieure 110 peut être collée sur la peau de l’utilisateur. Cette couche de peau sert également à la fixation du timbre sur la peau. La couche de peau 11 est en matériau apte à venir au contact avec la peau d’un sujet, notamment d’un humain. Il est en de même pour la colle qui recouvre sa face inférieure 110. La couche de peau 11 comporte une perforation centrale ou perforation principale 113 dont la surface est comprise entre 3,14 mm2 et 12 mm2. La couche de peau 11 est perméable à l’eau et à la vapeur. Le timbre 1 comporte également une membrane microporeuse 5 (couche absorbante) qui comporte au moins un colorant ou un mélange de colorants hydrosolubles et qui change(nt) de couleur en fonction du pH. La membrane microporeuse 5 est recouverte d’un film 7, transparent étanche à l’eau et à la vapeur. Le timbre 1 comporte également une couche intermédiaire qui est formée, dans le cas présent, d’un empilement de trois sous-couches 31 , 32 et 33. Les trois sous- couches 31 , 32 et 33 sont perforées en leur centre et leurs perforations sont disposées en regard les unes des autres et en regards de la perforation 113 de la couche de peau 11 . Les perforations des trois-sous-couches 31 , 32 et 33 sont identiques et présentent une surface inférieure à la surface de la perforation 113 de la couche de peau 11 . Sur la Fig. 1 , seule la perforation principale 310 de la sous-couche 31 est référencée afin de ne pas alourdir la figure.
Dans ce mode de réalisation particulier, les sous couches 31 , 32 et 33 sont plus petites que la couche de peau 11 ce qui fait que cette dernière dépasse au-delà des sous- couches 31 , 32 et 33, tout autour de ces dernières. Le film 7 scelle la membrane microporeuse 5 et la couche intermédiaire sur la couche de peau 11 mais ne recouvre pas toute la surface de cette dernière. La zone de la couche de peau 11 qui n’est recouverte ni par le film 7, ni par la couche intermédiaire permet à la vapeur de transverser la couche de peau et de s’évaporer du timbre vers l’air ambiant. Les trois sous-couches 31 , 32 et 33 présentent des coefficients de diffusion de la vapeur décroissant. La couche 31 présente ainsi un coefficient de diffusion de la vapeur CDV1 supérieur à celui CDV2 de la sous-couche 32. La sous-couche 33 présente un coefficient de diffusion de la vapeur CDV3 inférieur à CDV2.
Les trois sous-couches 31 , 32 et 33 peuvent être formées dans des membranes poreuses éventuellement renforcées par des fibres, notamment des fibres de polyoléfine ou dans des textiles tissé, tricotés ou non tissés, par exemple. Ces textiles et membranes peuvent être formés d’acrylate(s), d’acrylique, de polyester(s), de polyuréthane.
L’Homme du Métier est à même de déterminer expérimentalement le coefficient de diffusion de la vapeur de chaque couche ou sous-couche.
A titre d’exemple non limitatif, quel que soit le mode de réalisation, la couche de peau peut découpée dans une bande de polyuréthane dont une face est encollée avec de la colle acrylate adaptée au contact avec la peau.
De même, quel que soit le mode de réalisation, la sous-couche 31 peut être une couche d’adhésif de type acrylate perforée ou un textile non tissé, par exemple de polyester dont une face est recouverte d’adhésif acrylate adapté au contact avec la peau.
Quel que soit le mode de réalisation, les sous-couches 32 et 33 peuvent être des couches d’adhésif acrylate renforcées par des fibres de polyoléfine.
Le fonctionnement de ce mode de réalisation va maintenant être expliqué en référence à la Fig. 3. Le timbre 1 est collé sur la peau de l’utilisateur. Lors d’un effort ou sous l’effet de la chaleur, l’utilisateur transpire. La transpiration est excrétée sous forme de liquide mais aussi sous forme de vapeur. Dans toute la demande, on assimile la transpiration à de l’eau. La transpiration liquide va traverser la couche de peau 11 , au niveau de sa perforation 113 mais aussi sur toute sa surface car la couche de peau 11
est perméable à l’eau et à la vapeur. La vapeur s’évapore hors du dispositif sur toute la zone de la couche de peau 11 qui n’est pas recouverte par le film 7 et/ou la couche intermédiaire. Sous la couche intermédiaire, la transpiration liquide et vapeur passe par la perforation 113 et la vapeur dans une moindre mesure à travers les sous-couches 31 , 32 et 33 de la couche intermédiaire. Les sous-couches 31 à 33 ayant un coefficient de diffusion de la vapeur décroissant, elles font barrière à la vapeur et seule la transpiration liquide passe à travers les perforations centrales des sous-couches 32 et 33. Lorsque la transpiration liquide remplit la perforation de la sous-couche 33, elle entre au contact de la membrane microporeuse 5. Elle pénètre dans cette dernière et vient éluer le colorant ou le mélange de colorants hydrosolubles contenus dans la membrane microporeuse 5. Le mélange transpiration-colorant(s) continue de migrer dans l’épaisseur de la membrane microporeuse 5 et forme une auréole/tache à la surface supérieure de cette dernière, laquelle est située sous le film transparent 7. L’auréole ou tache formée et la méthode de détermination de la quantité de transpiration seront plus amplement décrites en référence à la Fig. 4.
En référence à la Fig. 4, un deuxième mode de réalisation du timbre du dispositif de l’invention va maintenant être décrit. Les éléments en commun avec le premier mode de réalisation sont référencés à l’identique. Sur la Fig. 4, le film 7 n’est pas représenté. Dans ce deuxième mode de réalisation, la couche de peau 11 comporte une perforation centrale 113 et 8 autres groupes 115 de perforations entourant la perforation centrale 113 et éloignées de cette dernière vers le bord libre de la couche de peau 11 . La couche de peau 11 est surmontée d’une première sous-couche 21 étanche à l’eau. Un circuit micro fluidique d’évacuation 23 est ménagé dans cette sous-couche. La sous-couche 21 est perforée pour former ce circuit d’évacuation 23 qui est en deux parties. Une partie du circuit d’évacuation 23 débouche au-dessus des perforations 115 ménagées dans la couche de peau 11 autour de la perforation centrale 113. L’autre partie débouche au- dessus des autres groupes de perforations 115 situés près du bord libre de la sous- couche 21 . Les deux parties du circuit ne communiquent pas l’une avec l’autre. Chaque partie des canaux qui relient les zones du circuit 23 situées au-dessus des perforations 115 de la couche de peau 11 au bord libre de la sous-couche 21 . Le circuit 23 est donc
ainsi un circuit ouvert qui conduit la transpiration liquide/vapeur qui passe à travers la couche de peau 11 vers l’extérieur du timbre 1 .
En référence à la Fig. 4, la couche intermédiaire comporte une sous-couche 31 en matériau étanche à l’eau. La sous-couche 31 est perforée en son centre. La sous-couche 34 qui recouvre la sous-couche 31 est en matériau étanche à l’eau. Cette sous-couche 34 comporte un circuit micro fluidique de stockage 35. Ce circuit micro fluidique de stockage 35 est fermé. Il débouche au niveau de la perforation centrale de la sous-couche 31 puis s’étend le long du périmètre de la sous-couche 31 en un canal débouchant dans des cavités de stockage 36. La sous-couche 34 est recouverte d’une troisième sous- couche 37 qui est étanche à l’eau au moins sur sa face inférieure (c’est-à-dire la face adhérente à la sous-couche 34). La troisième sous-couche 34 comporte 8 perforations qui sont disposées en regard des cavités de stockage 36 de la deuxième sous-couche 34. La face supérieure de la sous-couche 34 vient au contact de la membrane 5, laquelle est recouverte par le film transparent 7 (non représenté). La couche de peau 11 et les autres sous-couches 31 à 37 ont la même surface et sont empilées et collées les unes sur les autres.
Le fonctionnement de ce second mode de réalisation va être expliqué en référence à la Fig. 4. Comme dans le premier mode de réalisation, le timbre 1 est appliqué sur la peau du sujet. La transpiration en phase liquide et vapeur traverse la couche de peau 11 . Elle s’accumule à l’état liquide dans le circuit d’évacuation 23 de la première sous-couche 21 puis sort par les canaux débouchant au niveau du bord libre de la sous-couche 21 . Au niveau de la perforation centrale 113, uniquement, l’eau migre à travers la perforation de la sous-couche 31 et parvient dans le circuit de stockage 35. Le circuit de stockage 35 se remplit au fur et à mesure de transpiration. Au niveau de chaque cavité de stockage 36, l’eau passe à travers la dernière sous-couche 37 de manière progressive. Dès qu’une cavité de stockage est remplie, l’eau de cette cavité passe à travers la dernière couche et pénètre dans la membrane microporeuse 5. Une auréole se forme alors au niveau de la cavité de stockage 36 remplie. Le nombre d’auréoles et leur taille indiquent de manière indirecte la quantité de transpiration excrétée.
Un troisième mode de réalisation va être décrit en référence à la Fig. 5. Ce mode de réalisation est une variante du deuxième mode de réalisation. Dans ce mode de
réalisation, seules les sous-couches 34 et 37 sont différentes. Sur la Fig. 5, seules les sous-couches 34 et 37 sont représentées. La sous-couche 34 comporte une plus grande perforation centrale qui sert également au stockage de l’eau. Cette perforation communique via deux canaux à deux zones latérales de stockages 351 et 352 qui stockent l’eau. Le circuit de stockage 35 a donc une forme différente du mode de réalisation représenté sur la Fig. 4. La dernière sous-couche 37 comporte une seule perforation centrale de même surface que celle de la sous-couche 31 .
Le fonctionnement de cette variante est le même que celui décrit en référence au deuxième mode de réalisation. La seule différence est qu’il ne se forme qu’une auréole au niveau de la membrane microporeuse, en regard de la perforation centrale de la couche de peau 11 et des sous couches 31 , 34 et 37, lesquelles communiquent toutes les unes avec les autres verticalement, comme dans tous les modes de réalisation de l’invention. La taille et/ou la couleur de l’auréole permet(tent) de déterminer la quantité de transpiration excrétée. En référence à la Fig. 6, on constate que l’auréole comporte une zone proche de la perforation de la dernière sous-couche qui a une couleur différente de celle de la membrane microporeuse. Cette zone de couleur différente est entourée d’un halo plus foncé de la même couleur que le colorant ou mélange de colorant compris dans la membrane microporeuse. La nuance est plus foncée. Ce halo foncé correspond au front d’élution du colorant sans changement de pH. Cette zone comporte plus de colorant que le reste de la surface de la membrane. La zone centrale a changé de couleur du fait du pH de la transpiration qui est différent de celui de la membrane microporeuse. Par ailleurs, dans le cas précis, la membrane microporeuse étant asymétrique, les petites molécules comme l’eau vont rapidement la traverser. Les molécules plus grosses, comme les lactates qui sont contenus dans la transpiration vont être retenus dans la membrane et modifier son pH. Le colorant non élué par l’eau et encore présent dans la membrane va changer de couleur. Le changement de couleur est donc un indicatif de la présence de lactates dans la transpiration. Le colorant ou le mélange colorant est habilement choisi pour changer de couleur lors du changement de pH dû à la rétention des lactates.
Les pictogrammes en forme de goutte noire qui décorent le cadre noir entourant la membrane 5 recouverte par le film 7 sont des informations optiques qui permettent de déclencher l’application dédiée lors de la prise en photographie du patch de l’invention.
La méthode de détermination de la quantité de transpiration par analyse de l’image de l’auréole ou des auréoles formées va maintenant être décrite.
L’utilisateur saisit son téléphone portable et photographie le film transparent 7 à travers lequel l’auréole est visible. La prise de vue du logo ou d’un autre signe graphique ou optique permet d’identifier le timbre 1 et déclenche une application dédiée. A la manière d’un algorithme de reconnaissance d’objet ou de reconnaissance de visage, le timbre 1 est identifié. Une fois le patch ou timbre 1 identifié, plusieurs photos sont prises pour constituer un échantillon. Sur la base de ces photos, un certain nombre d’analyses de détection de reflets, de transformations géométriques et de redimensionnements sont opérées afin de corriger les problèmes d’angles de prise de vue ainsi que l’orientation. On effectue une standardisation/calibration des dimensions et de la position des différents éléments du timbre 1 afin de pouvoir déterminer la zone d’analyse (la zone comportant l’auréole) des autres zones du timbre 1 .
Une fois la zone d’analyse déterminée, l’image de cette zone est filtrée puis binarisée. On calcule le gradient de chaque pixel de cette zone en utilisant tous les pixels de son voisinage proche. Cela permet de donner un ensemble de valeurs correspondant à une direction et une intensité de couleur identique. Cette méthode permet d’identifier les différents fronts formés par le liquide dans la membrane et qui correspondent aux différentes zones colorées de l’auréole.
Une fois les contours des fronts identifiés, on extrait les pixels contenus dans la zone décrite par la ligne de démarcation du front. On calcule les différentes surfaces de ces zones, puis on segmente les différentes couleurs par des méthodes de clusterisation de type k-moyennes. On obtient avec précision les zones de couleurs et leur densité. On compare les valeurs obtenues avec des valeurs expérimentales et on en déduit : la quantité de transpiration excrétée et la concentration en lactates par analyse de la surface relative occupée par la zone décolorée par les lactates.
Selon une autre variante de réalisation représentée sur la Fig. 7, le timbre 1 comporte une antenne 9 placée sous le film 7 et qui relie deux côtés opposés de la
membrane microporeuse 5. Cette antenne 9 sert à la mesure de la conductance de la sueur imbibant la membrane microporeuse 5. La conductance permet de déterminer la concentration en électrolytes de la sueur. L’antenne 9 est formée d’un fin circuit métallique ; elle est souple tout comme le reste du patch et permet ainsi une bonne adhésion du patch à la peau de l’utilisateur. Une puce RFID ou NFC (non représentée) est connectée à l’antenne 9 et permet d’enregistrer les valeurs de la conductance de la zone réactive en fonction du signal envoyé par le téléphone portable à l’antenne 9. Cette antenne peut être disposée au niveau des autres couches du timbre à condition que la couche ou sous-couche soit effectivement rendue conductrice du fait de la présence de la transpiration à sa surface, dans son épaisseur ou dans le circuit micro fluidique qu’elle comporte.
La présente invention concerne également tous les timbres qui sont des combinaisons de circuit micro fluidiques disposés dans ou sous la première couche et/ou de circuit de drainage et/ou de circuit de stockage de la transpiration liquide disposés sous la couche absorbante.