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Title:
SYSTEM FOR TRANSFERRING INFORMATION BY LIGHT MODULATION THROUGH SKIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/004408
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a system, implantable in the body and enabling a piece of information to be transferred by light modulation through the skin and made visible on the surface. For example, the system is placed under the skin (1) of the wrist, between the forearm (2) and the hand (3), and the system has an electroluminescent diode network (6) emitting a light, the essential portion of the spectral distribution of the emitted power of which is 620 to 660 nm (red) and the brightness of which is at least equal to 100 mcd for a skin thickness of less than 5 mm, so as to make a piece of information, consisting of the points of light, appear on the surface of the skin.

Inventors:
BUTTET, Mathias (13 chemin du Courtillet, Chéserex, Chéserex, CH-1275, CH)
Application Number:
IB2009/006185
Publication Date:
January 14, 2010
Filing Date:
July 08, 2009
Export Citation:
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Assignee:
BNB CONCEPT (HOLDING) SA (Zone industrielle Les Bucléis, Route de Genolier 12, Duillier, CH-1266, CH)
BUTTET, Mathias (13 chemin du Courtillet, Chéserex, Chéserex, CH-1275, CH)
International Classes:
A61B5/00
Domestic Patent References:
1996-12-19
Foreign References:
US20040199220A12004-10-07
US3672352A1972-06-27
US5304206A1994-04-19
US20070219449A12007-09-20
Attorney, Agent or Firm:
MICHELI & CIE SA (122 rue de Genève, Case Postale 61, Thonex, CH-1226, CH)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Dispositif de transfert d'informations, disposé dans au moins un module biocompatible et étanche, implantable dans un corps vivant, caractérisé par le fait qu'il comporte une source de courant électrique rechargeable ; un circuit électronique alimenté par cette source de courant et commandant des moyens d'émission en au moins un point de la surface du module, d'une lumière visible par l'œil humain dont la longueur d'onde dominante est comprise entre 400 et 700 nanomètres (nm) et d'intensité lumineuse d'au moins 80 mili candela (mcd), pour faire apparaître à la surface de la peau, une information constituée par ladite lumière.

2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que ladite lumière possède une distribution spectrale de la puissance émise essentiellement comprise en 620 et 660 nm (couleur rouge) et une intensité comprise entre 180 mcd et 250 mcd.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les moyens d'émission de lumière comportent au moins une diode électroluminescente ou au moins une diode laser ou un ensemble de diodes électroluminescentes ou de diodes laser.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite information est constituée d'un ensemble de points lumineux.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits points lumineux sont de forme sensiblement ovale ou allongée de manière à présenter une orientation détectable par l'œil humain.

6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que le circuit électronique commande l'intensité de la lumière émise par les moyens d'émission.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite intensité lumineuse est variable en fonction de la lumière ambiante extra corporelle mesurée, à travers la peau, par une photodiode ou un phototransistor intégré dans ledit circuit électronique.

8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que ladite information est constituée d'un ensemble de points lumineux affichant l'heure.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte une diode luminescente supplémentaire indiquant un point particulier de l'affichage horaire, centre du cadran ou position "midi".

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la diode luminescente supplémentaire se distingue des autres points lumineux par une couleur, une forme, une intensité lumineuse ou un clignotement différent.

11. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que ladite information est constituée d'un ensemble de points lumineux permettant d'afficher une information alphanumérique.

12. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que ladite information est constituée d'un ensemble de points lumineux permettant d'afficher une information sous forme graphique.

13. Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit circuit électronique intègre une horloge électronique.

14. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que ledit circuit électronique intègre une mémoire électronique contenant des informations alphanumériques affichées à l'aide desdits moyens d'émission.

15. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que ledit circuit électronique intègre au moins un capteur permettant de mesurer un paramètre physiologique du porteur devant être affiché par les moyens d'émission.

16. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que ledit circuit électronique intègre des moyens de communication permettant de recevoir des informations en provenance d'un autre implant situé dans le corps du porteur pour les afficher à l'aide des moyens d'émission.

17. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit circuit électronique intègre au moins une antenne d'induction permettant de réaliser un couplage électromagnétique inductif avec une antenne extérieure placée à sa proximité.

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le couplage électromagnétique est utilisé pour transférer de l'énergie électrique de l'antenne extérieure au circuit électronique pour recharger ladite source de courant.

19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé par le fait que ledit couplage électromagnétique est utilisé pour transférer de l'information de l'antenne extérieure à l'antenne implantée, de l'antenne implantée à l'antenne extérieure, ou dans les deux directions.

20. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que ledit circuit électronique intègre au moins un microprocesseur ou une électronique programmable.

21. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que ledit ou l'un desdits modules intègre au moins un accéléromètre ou un détecteur de mouvement.

22. Dispositif selon la revendication 21 , caractérisé par le fait que l'affichage lumineux est activé par un mouvement particulier détecté par l'accéléromètre.

23. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que ledit ou l'un desdits modules intègre au moins un capteur d'humidité permettant d'activer une alarme, lorsque son encapsulation n'est plus étanche ou lorsque des fluides s'échappent de la batterie, à l'aide des moyens d'émission.

24. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'émission sont utilisés pour signaler au porteur que la source de courant est déchargée.

25. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit ou lesdits modules est encapsulé dans une matière plastique biocompatible rigide ou sensiblement flexible, permettant sa légère déformation suivant le déplacement des tissus environnants.

26. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 25, caractérisé par le fait qu'il comporte trois modules implantés interconnectés de manière flexible, soit: - un module d'affichage comprenant des diodes luminescentes,

- un module électronique comprenant des composants du circuit électronique et une source d'énergie électrique.

- un module d'antenne.

27. Dispositif selon les revendications 1 à 25, constitué d'un seul module et caractérisé par le fait que ledit module est encapsulé dans une matière plastique rigide et protégé sur la face arrière par une plaque de titane et sur la face avant par une plaque de matière transparente recouvrant les moyens d'émission de lumière.

28. Dispositif selon les revendications 1 à 25, constitué d'un seul module implanté, caractérisé par le fait que ledit module est encapsulé dans un boîtier comportant au moins les éléments suivants:

- une boîte en métal biocompatible, tel le titane, de surface légèrement supérieure à celle de l'affichage, de faible hauteur, ouverte sur la face avant,

- une plaque de matière transparente biocompatible, tel le saphir, recouvrant précisément l'ouverture de la boîte métallique, - un joint placé entre la boîte métallique la plaque de matière transparente, afin d'assurer l'étanchéité et la fixation du verre au boîtier.

29. Dispositif selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le volume libre à l'intérieur du boîtier, non occupé par des composants, est rempli par une matière plastique permettant de protéger les composants de l'humidité et de la corrosion et de renforcer la rigidité mécanique du boîtier.

30. Dispositif selon la revendication 3 et l'une des revendications 25 à 29, caractérisé par le fait que l'angle d'ouverture ou la forme du faisceau de lumière émis par chaque diode électroluminescente est réduit par une plaque d'obturation dotée de petits trous disposés dans l'axe des diodes.

31. Dispositif selon la revendication 30, caractérisé par le fait que ladite plaque d'obturation est formée par un dépôt opaque sur la surface intérieure ou extérieure de la plaque de matière transparente, avec des ouvertures de taille et de forme adaptées à l'angle d'ouverture et la forme souhaitée des faisceaux de lumière.

32. Dispositif selon la revendication 3 et l'une des revendications 25 à 29, caractérisé par le fait que le faisceau de lumière émis par chaque diode électroluminescente est focalisé par une lentille optique de focalisation placée devant chaque diode.

33. Dispositif selon l'une des revendications 27 à 29, caractérisé par le fait qu'une grille protège la plaque de matière transparente contre les impacts extérieurs et évite, en cas de rupture de cette plaque, que des débris se détachent.

34. Dispositif selon l'une des revendications 25 à 29, caractérisé par le fait que l'un au moins desdits modules est doté de trous permettant le passage d'un fil de suture servant à le fixer et le maintenir dans le corps.

Description:
SYSTEME DE TRANSFERT D'INFORMATIONS PAR MODULATION DE LUMIERE A TRAVERS LA PEAU

La présente invention se rapporte à un système implantable dans le corps, permettant de transférer une information par modulation de lumière à travers la peau et de la rendre visible en surface de la peau.

L'absorption et la diffusion de la lumière à travers les tissus biologiques varient passablement selon la nature desdits tissus et la longueur d'onde de la lumière appliquée. La peau est une combinaison complexe de tissus hétérogènes que l'on peut schématiser par une superposition de 3 couches d'épaisseurs variables (épiderme, derme, hypoderme). En plus de la nature spécifiquement hétérogène des tissus constitutifs de la peau, le transfert de la lumière est perturbé par de nombreuses discontinuités créées par la présence de poils, de vaisseaux sanguins, de nerfs, de plis et autres rides. La lumière traversant la peau est, en conséquence, soumise à des phénomènes d'absorption, de diffusion, de réfraction et de réflexion, réduisant fortement la résolution des informations qu'il est possible d'afficher à la surface.

Dans le domaine visible (longueurs d'onde d'environ 400 à 700 nm), il est connu que les principales causes d'absorption de la lumière à travers la peau sont la mélanine (responsable de la pigmentation de la peau) et l'hémoglobine, composant du sang irriguant les diverses strates constitutives de la peau. Le coefficient d'absorption dû à la mélanine varie passablement d'un individu à l'autre, en fonction de £a rαcg, de l'exposition au soleil et de l'endroit du corps considéré. De façon grossière, on peut évaluer que, dans le spectre visible, le coefficient d'absorption par la mélanine décroît d'un facteur 5 à 10 en passant du violet (400 nm) au rouge (700 nm). Le coefficient d'absorption due à l'hémoglobine est aussi très variable, selon l'endroit considéré, avec de fortes fluctuations en cas de proximité d'un vaisseau sanguin. Là aussi, l'absorption décroît globalement du violet au rouge, d'un facteur de plus de 500. L'adition de ces deux facteurs d'absorption conduit à l'existence d'une « fenêtre » privilégiée pour la transmission de la lumière visible à travers la peau dans le spectre allant du jaune au rouge. Le phénomène de la diffusion est une limitation toute aussi importante que celle de l'absorption. Un rayon de lumière focalisé sur une des faces de la peau sera fortement diffusé et perçu sur l'autre face sous la forme d'un halo dont l'intensité décroît en s'éloignant du centre de la tache de lumière. Selon l'épaisseur des tissus traversés, l'optique de focalisation, la directivité du faisceau émis et la lumière ambiante, la taille de la tache visible après le passage à travers la peau peut être substantiellement plus grande que le diamètre de la source de lumière en amont.

Les connaissances de l'art médical montrent que les implants sous- cutanés doivent être placés de manière à garantir une bonne vascularisation des tissus. Plus la surface de l'implant est grande, plus il faudra s'assurer que l'épaisseur de peau au-dessus est suffisante pour fournir une irrigation correcte. Si ce n'est pas le cas, les tissus risquent d'être endommagés ou de se nécroser. II est aussi établi qu'une capsule de tissus tend à se former autour des implants. Il s'agit d'un des mécanismes que les corps humains et animaux utilisent pour se défendre des corps étrangers. L'épaisseur et la nature de cette couche de tissus sont susceptibles de varier fortement d'un individu à l'autre et d'augmenter au cours du temps. Pour les deux raisons évoquées ci-dessus, tout système d'affichage transcutané sera recouvert d'au moins 2 à 3 mm de tissus biologiques. Ajoutées aux contraintes physiques d'absorption et de diffusion, ainsi qu'aux autres variables liées au corps et à l'environnement, ces limitations réduisent fortement les possibilités d'affichage d'informations à travers la peau. Les réalisations concrètes se limiteront à l'affichage d'un nombre modeste de points, principalement de couleur rouge ou orange. Il est abusif de considérer la peau comme transparente à la lumière visible. La réalité montre qu'il faut appliquer une intensité de lumière incidente importante pour percevoir une tache déformée, agrandie, diffuse et d'intensité passablement affaiblie. L'utilisation d'affichages de haute résolution (par exemple de type LCD), sans émission active de lumière, pαur un transfert transcutané d'informations visibles et lisibles, n'est pas possible et ne tient pas compte des limitations naturelles au passage de la lumière à travers la peau.

En particulier, diverses publications futuristes de Robert A. Freitas, dont des ouvrages sur la nano-médecine, ainsi que les concepts exposés par l'artiste futurologue Giana Miller, évoquent des affichages de très haute résolution (plusieurs millions de pixels) à travers la peau. Le document WO 96/39977 (Singer and White) décrit aussi l'utilisation d'un affichage passif (LCD) de grande résolution, pour transmettre de l'information visible. Ces divers documents évoquent cependant des concepts qui ne tiennent pas compte des limitations naturelles de la transmission de lumière à travers les tissus biologiques et qui ignorent les contraintes réelles liées aux implants actifs.

L'utilisation de la transmission de lumière rouge ou infrarouge à travers des tissus biologiques pour mesurer, par exemple, le rythme cardiaque, le débit sanguin, le taux d'oxygène dans le sang ou la glycémie, est bien connue et fait l'objet de nombreuses publications. Ces systèmes exposent les tissus à une source de lumière et analysent, à l'aide d'un photorécepteur, les variations de la lumière transmise. La nature de l'information réside dans la modulation d'une source lumineuse par un paramètre variable. Dans l'invention présentée ici, l'information transmise est crée par l'activation d'un certain nombre de sources lumineuses réparties sur une surface donnée, où l'on cherche, au contraire, à s'affranchir des paramètres variables de la transmission.

Depuis l'avènement des stimulateurs cardiaques implantés, de nombreux systèmes de communication ont été développés pour permettre d'interroger à distance, au moyen d'un dispositif externe, la mémoire du stimulateur, ou de procéder à sa programmation. Ces systèmes utilisent essentiellement les ondes radio de basse fréquence, dont l'absorption par les tissus est négligeable. La présente invention décrit un système d'affichage lumineux qui, accessoirement, utilise aussi un tel système de communication électromagnétique, basé sur le couplage de deux bobinages, l'un faisant partie- de l'implant, l'autre à l'extérieur du corps, localisé à proximité du premier, pour la transmission bidirectionnelle de données avec l'implant et pour la recharge de la batterie.

L'objectif de la présente invention est de permettre l'affichage, sur la surface de la peau, d'informations visuelles, lisibles par le porteur de l'implant ou par un tiers. Contrairement à la transmission d'informations par la voie électromagnétique, qui vise à transmettre un grand nombre de données sur une courte durée, l'invention permet d'afficher, au moyen d'un ensemble de points lumineux, une information dont le contenu est simple, mais dont la représentation graphique apporte une dimension nouvelle pour l'utilisateur. L'information transmise de manière transcutanée est disponible immédiatement, visible en surface de la peau et ne requiert aucun système externe pour l'affichage.

La présente invention apporte une solution concrète aux difficultés de transférer des informations par modulation de lumière à travers la peau et de les rendre visibles et lisibles par l'œil humain. La solution présentée est réalisable de manière industrielle et les performances de prototypes du système ont été évaluées. Les caractéristiques de l'invention ont été adaptées aux limitations spécifiques introduites par la nature complexe de la peau. De façon plus précise, l'invention concerne un système de transfert d'informations par modulation de lumière à travers la peau, comportant au moins un module, biocompatible et étanche, implantable dans le corps, caractérisé en ce que ledit module contient des moyens d'émission, en un ou plusieurs points de sa surface, d'une lumière visible par l'œil humain, dont la longueur d'onde dominante est comprise entre 400 et 700 nm et d'intensité lumineuse suffisante, de manière à faire apparaître à la surface de la peau une information constituée par ladite lumière. Par exemple, pour une émission dont l'essentiel de la distribution spectrale de la puissance émise est comprise entre 620 et 660 nm (couleur rouge) et pour une épaisseur de peau inférieure à 5 mm, l'intensité lumineuse doit être au moins égale à 100 mcd. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite en regard du dessin annexé, dans lequel :

- les figures 1 et 2 illustrent diverses configurations des moyens d'émission de lumière; notamment pour l'affichage de l'heure.

- les figures 3 à 6 montrent plusieurs modes de réalisation du système.

Le système implantable dans le corps - ou implant - de la présente invention permet l'affichage à travers la peau, de manière graphique, analogique ou alphanumérique, de divers types d'informations simples. Un exemple de représentation graphique de type « diagramme à barres » est présenté en figure la. Dans cet exemple, le dispositif d'affichage comporte 24 diodes 6 réparties en 3 lignes. La figure la illustre une information où respectivement 7, 3 et 4 diodes sont allumées, figurant 3 « barres » lumineuses de différentes longueurs, visibles sur la peau.

Une catégorie importante d'informations affichables par la présente invention sont des paramètres physiologiques du porteur, collectés par l'implant ou un autre implant, tels la température du corps, le rythme cardiaque, le taux de glucose dans le sang et autres données représentatives de l'état de santé ou du métabolisme du porteur. Le système permet aussi avantageusement d'afficher un motif ou un code particulier en cas d'alarme liée à la santé du porteur, par exemple en cas d'arythmie cardiaque, de taux de glucose trop bas chez les diabétiques et autres mesures devant être rapidement transmises au porteur. A noter que ces informations en provenance du corps du porteur sont affichées immédiatement sur la peau, sans intervention externe, et sans recours à un quelconque système externe de communication.

Une autre catégorie importante d'informations affichables selon la présente invention sont des données stockées dans la mémoire de l'implant. A titre d'exemple, il peut d'agir de données liées à l'identité du porteur ou à son état de santé, ou d'autres informations tels un code W

d'accès ou un symbole particulier. La grande majorité des implants actifs commercialisés; tels les stimulateurs cardiaques ou les implants cochléaires, comprennent une mémoire susceptible de stocker de telles informations, qui peuvent être communiquées vers l'extérieur au moyen de l'interface de communication électromagnétique. De manière similaire, les brevets de T. Knapp, tels que WO/9733513 et US/599431, décrivent l'utilisation de systèmes RFID, dits « transpondeurs », pour l'identification à distance d'implants médicaux. La présente invention diffère fondamentalement de ces applications, principalement par le mode de transmission et d'affichage de l'information. L'application d'affichage à travers la peau d'informations stockées dans l'implant n'est pas limitée à l'être humain. La présente invention s'applique aussi à l'identification d'animaux.

De façon particulièrement avantageuse et originale, la présente invention permet l'affichage de l'heure, selon les figures Ib et Ic. Le système est implanté au niveau du poignet, entre l'avant bras 2 et la main 3, sous la peau 1. De manière synthétique, graphique et simple, le système peut respecter l'approche conventionnelle de l'affichage de l'heure et des minutes sur un cadran de 12 heures, similairement à une montre mécanique ou électronique analogique. La représentation transcutanée des aiguilles se fait par l'illumination successive de points lumineux 6 et 7 disposés en cercles concentriques, tels qu'illustrés sur la figure 2b ou par un ensemble de points lumineux allongés 10, disposés selon un rayon, comme représenté sur la figure 2c. Dans cette dernière configuration, l'illumination de toutes les diodes d'un rayon représente l'aiguille des minutes 9 et l'illumination d'une partie réduite du rayon représente l'aiguille des heures 8. Afin de faciliter la lecture de l'heure, il est possible de compléter l'affichage par un point lumineux 4 au centre, de préférence de taille ou de couleur différentes des autres points lumineux, et un point lumineux 5 indiquant la position « midi » où « 12 heures » du cadran. Les exemples présentés en figures Ib et Ic affichent « 8 h et 5 min ». Une autre configuration consiste à disposer les points lumineux selon une matrice X-Y permettant un affichage alphanumérique de l'heure. Selon la description ci-dessus, la caractéristique principale, concrète et réalisable, de la présente invention consiste à émettre suffisamment d'énergie, à une longueur d'onde adéquate, en un nombre de points suffisant, de manière à garantir que l'information sous forme de lumière résiduelle après le passage à travers la peau soit visible et lisible. Cette énergie est préférablement produite par des diodes électroluminescentes 4, 5, 6 et 7 ou des diodes laser dont la longueur d'onde dominante est comprise entre 400 et 700 nm. De façon avantageuse, cette source de lumière possède une distribution spectrale de la puissance émise essentiellement comprise entre 620 et 660 nm (couleur rouge) ainsi qu'une intensité lumineuse d'au moins 100 mcd dans le cas d'une épaisseur de peau inférieure à 5 mm.

Selon la directivité de la lumière émise et la taille de la source lumineuse, une optique de focalisation 11 est disposée au-dessus de la diode ou un miroir de focalisation ou de réflexion est placé à l'arrière de la diode. Afin de réduire la taille du point lumineux transmis en direction de la peau et l'angle d'ouverture du faisceau, on ajoute, par-dessus le réseau de diodes, une plaque 12 dotée de trous permettant d'obturer 1 la périphérie du rayon de lumière et de ne laisser passer que la lumière au centre du faisceau. Cette même plaque 12, dotée de trous de forme particulière, permet l'affichage de points lumineux de formes variées, par exemple allongée ou oblongue, tels qu'illustrés par la figure 2c.

La présente invention comprend aussi des moyens pour adapter le niveau d'énergie de lumière émise pour tenir compte des variations de l'absorption des tissus au cours du temps, de la lumière ambiante et des objectifs de lisibilité de l'information affichée. Cette adaptation du niveau de lumière émise peut-être réalisée par l'un ou l'autre des moyens suivants :

- Ajustement de l'énergie émise au moyen du système de communication et de programmation par couplage électromagnétique, et mémorisation de la valeur ajustée dans la mémoire interne du système implanté. - Mesure de l'intensité de la lumière en surface, après le passage à travers la peau et ajustement de l'énergie émise selon ci-dessus.

- Mesure de l'intensité de la lumière ambiante au niveau de la peau et ajustement de l'énergie émise selon ci-dessus. - Mesure de l'intensité de la lumière ambiante transmise depuis l'extérieur vers l'implant, à travers la peau. Dans cette configuration, le système implanté inclut un photorécepteur. L'énergie émise est automatiquement adaptée à l'intensité de la lumière ambiante. - Application en surface de la peau d'une source lumineuse d'intensité connue, mesure de l'intensité transmise au niveau de l'implant par le photorécepteur décrit ci-dessus et ajustement automatique de l'énergie émise. Par ce moyen, il est possible de compenser automatiquement les variations de l'absorption de la lumière par la peau, dues à l'augmentation de l'épaisseur de peau, l'évolution et la croissance des tissus de la capsule entourant l'implant, et les changements de pigmentation ou de vascularisation.

La présente invention prévoit de stocker, dans une ou plusieurs batteries 15, l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l'implant et à l'activation des diodes électroluminescentes. Une configuration avantageuse consiste en une batterie rechargeable, rechargée au moyen du système de couplage électromagnétique aussi utilisé pour la programmation. L'état de charge de la batterie est mesuré par le circuit électronique de l'implant. Lorsque la recharge est nécessaire, l'information peut être transmise au porteur au moyen de l'affichage lumineux, soit par un code ou motif particulier, soit par clignotement d'une ou de plusieurs diodes.

Le système décrit dans la présente invention inclut une antenne, partie intégrante de l'implant, constituée d'un bobinage à spires coaxiales. Ce bobinage permet de réaliser un couplage électromagnétique avec une antenne externe placée à proximité. Ce couplage permet à la fois : - la recharge de la batterie,

- la communication bidirectionnelle entre un système externe de programmation et l'implant.

Ces deux modes de fonctionnement peuvent être simultanés ou séquentiels.

Afin de minimiser la consommation électrique de l'implant, la présente invention prévoit l'activation des diodes électroluminescentes uniquement quand le porteur désire afficher une information. L'activation de l'affichage est avantageusement déclenchée par un mouvement particulier de l'implant, détecté par un accéléromètre 29 intégré dans le circuit électronique implanté. Dans le cas de l'application consistant à afficher l'heure, un mouvement prédéterminé du poignet ou du bras permet d'activer les diodes électroluminescentes, pour une courte durée. L'affichage s'éteint automatiquement, après une durée d'affichage suffisante pour garantir une lecture correcte de l'information.

Tout implant actif placé dans le corps pour une longue durée doit être :

- Biocompatible : tous les matériaux en contact avec les tissus ou les fluides corporels environnants doivent être biologiquement compatibles avec ceux-ci.

- Hermétique : aucun fluide ou gaz ne doit pouvoir pénétrer dans le boîtier et aucun fluide ou gaz ne doit pouvoir en ressortir. Si, par exemple, de l'humidité parvenait à s'infiltrer jusqu'au niveau du circuit électronique, certains éléments pourraient se corroder. Les composants chimiques résultants de cette corrosion pourraient alors s'échapper, par le même chemin pris par l'humidité pour s'infiltrer, et provoquer une intoxication du porteur de l'implant. Tous les matériaux non biocompatibles doivent impérativement être encapsulés de façon à éviter tout contact, direct ou indirect, avec les tissus. - Propre au moment de l'implantation : la surface de l'implant doit être exempte de corps étrangers, susceptibles de se détacher, d'être non biocompatibles ou de provoquer des réactions de rejets ou des inflammations. - Stérile au moment de l'implantation : la surface de l'implant doit être exempte d'organismes vivants, tels les virus, bactéries, ou spores, susceptibles d'initier une infection.

La présente invention peut-être concrètement réalisée par diverses configurations d'encapsulation satisfaisant aux 4 critères ci-dessus. Les figures 3 à 6 illustrent 4 modes d'exécution du système de transfert d'informations par modulation de lumière à travers la peau décrits ci- avant.

La figure 3 illustre un système implanté encapsulé dans une matière plastique biocompatible. Une des exécutions préférées est de procéder à un surmoulage de l'ensemble des composants, pré-assemblés et connectés électriquement, de manière à ce que ceux-ci soient englobés dans une masse de matière plastique 18. De cette manière, les composants sont protégés mécaniquement et contre la pénétration d'humidité. Les diodes électroluminescentes 4, 6 et 7 sont protégées par leurs optiques de focalisation 11. Ces éléments optiques sont préassemblés, par exemple par collage, sur les diodes électroluminescentes, avant le surmoulage de l'ensemble. Le moule de surmoulage est conçu de manière à épargner la face externe des éléments optiques. Une plaque d'obturation 12 est placée au-dessus de l'ensemble des diodes électroluminescentes et de leurs optiques. Cette plaque est munie de trous ronds ou de forme particulière correspondant à la forme désirée des points lumineux visibles en surface de la peau. Les trous sont placés dans l'axe des faisceaux de lumière émis par les diodes. L'étanchéité est assurée par l'adhésion du plastique de surmoulage à la surface en périphérie des éléments optiques. Les diodes électroluminescentes sont attachées, par exemple en technique CMS- SMD (Composants Montés en Surface) sur la face avant d'un support 13 de type PCB (Printed Circuit Board), rigide ou flexible. Les autres composants électroniques 14 sont disposés sur l'autre face du circuit imprimé 13. L'antenne de communication et de recharge est réalisée par un bobinage 16 placé dans la périphérie du boîtier, de manière à présenter une surface suffisante pour le couplage électromagnétique avec l'antenne extérieure. La batterie 15, préférablement rechargeable, par exemple de type Li-lon, connectée au circuit électronique avant l'opération de surmoulage, est elle-aussi englobée dans une masse de plastique, afin de la protéger au mieux de l'humidité et éviter que des composés chimiques ne s'échappent en cas de fuite de la batterie. Le moule est conçu de manière à créer, dans la masse surmoulée, un ou plusieurs trous servant au passage d'un fil de suture. Ce fil de suture sert à fixer l'implant dans le corps, si nécessaire. Ce mode d'exécution par surmoulage permet aussi de conserver une légère souplesse à l'ensemble, par le choix d'une matière plastique 18 peu rigide, par exemple un type de polyuréthane utilisé couramment par les fabricants de stimulateurs cardiaques. Cette possibilité de se déformer légèrement permet à l'implant une meilleure adaptation aux mouvements du corps et réduit l'érosion, par l'implant, des tissus environnants.

La figure 4 illustre un système implanté composé de plusieurs modules interconnectés, de manière à conserver à l'ensemble une certaine souplesse, propre à s'adapter aux mouvements du corps. Une des exécutions préférées comprend 3 modules, un module d'affichage 23, un module électronique 21 et un module d'antenne 19.

- Le module d'affichage 23 comprend les diodes électroluminescentes 4, 5, 6 et 7, et préférablement leurs optiques de focalisation et une plaque d'obturation.

L'encapsulation de ce module peut être réalisée de manière similaire à celle décrite sous la figure 3. Le module d'affichage est connecté électriquement au module 21 par plusieurs fils conducteurs 22, isolés et flexibles. Les matériaux constitutifs des fils conducteurs sont biocompatibles, par exemple fil en platine et isolant en silicone ou en polyuréthane. - Le module électronique 21 comprend le circuit électronique et la batterie. L'encapsulation de ce module peut être réalisée de manière similaire à celle décrite sous la figure 3. Alternativement, ce module pourra être encapsulé dans un boîtier en titane, de façon similaire à celle décrite sous la figure 6. Le module électronique est connecté électriquement au module d'affichage 23 et au module d'antenne 19, par plusieurs fils conducteurs 22 et 20, tels que décrits ci-dessus.

- Le module d'antenne 19 comprend un bobinage 16 concentrique ou en. spirale. Le fil utilisé pour le bobinage est biocompatible, préférablement flexible. L'exécution préférée de ce module consiste à insérer le bobinage dans un patch flexible, réalisé par exemple par deux, disques de silicone souples placés sous et sur le bobinage. Le module d'antenne est connecté électriquement au module électronique 21 par deux fils conducteurs 20, tels que décrits ci-dessus.

La figure 5 illustre un système implanté encapsulé dans une matière plastique biocompatible, de manière similaire à celle décrite sous la figure 3, mais avec deux éléments supplémentaires destinés à améliorer la résistance mécanique de l'ensemble et l'herméticité :

- Sur la face avant, les diodes électroluminescentes 4, 6 et 7, ainsi que leurs optiques de focalisation 11 sont recouvertes d'un verre transparent 24 biocompatible, préférablement du saphir. Ce verre permet de garantir une très bonne étanchéité au niveau de l'interface entre les optiques de focalisation et la masse de plastique de surmoulage. Sur la surface interne du verre, il est possible de réaliser un masque, par exemple par sérigraphie, de manière à obturer les faisceaux de lumière, de manière équivalente à la plaque à trous 12 décrite sous la figure 3.

- Sur la face arrière de l'implant, une plaque de titane 25 améliore la rigidité et la résistance mécanique de l'implant, tout en protégeant la batterie. Cette plaque de titane prévient aussi l'exfiltration d'éventuels composés chimiques en cas de fuite de la pile.

Le système selon la figure 5 est rigide. La résistance mécanique apportée par le verre et la plaque titane permet de réduire l'épaisseur du dispositif. Cette exécution est particulièrement adaptée à l'application du système pour l'affichage de l'heure à travers la peau du poignet. Le principe du surmoulage est conservé, de manière à protéger les composants et assurer l'étanchéité. Le plastique de surmoulage adhère au verre sur une grande partie de sa surface interne. Ceci améliore l'étanchéité et garantit qu'en cas de rupture du verre, par exemple suite à un choc, les morceaux restent solidement attachés à la masse de surmoulage. Les composants 24 et 25 sont intrinsèquement hermétiques. Comme ils recouvrent plus de 90% de la surface externe de l'implant, l'éventuelle diffusion d'humidité à travers le plastique de surmoulage se trouve réduite d'autant.

La figure 6 illustre un système implanté encapsulé dans un boîtier en titane 26, recouvert d'un verre 24. L'étanchéité de l'ensemble est améliorée par l'adjonction d'un joint 27 entre le verre et le boîtier. Par rapport à l'exécution décrite sous figure 5, le présent système améliore encore l'herméticité et la rigidité mécanique. Par-dessus le verre, une plaque 28, munie de trous, remplit une triple fonction :

- Protection du verre contre les impacts

- En cas de rupture du verre, la plaque de protection évite que des morceaux de verre se détachent de l'implant

- Obturation et mise en forme des faisceaux de lumière, de manière similaire à la plaque à trous 12 décrite sous la figure 3.

Afin de garantir une protection optimale des composants électroniques, le système décrit sous la figure 6 conserve le principe de remplir tout l'espace libre à l'intérieur du boîtier par une masse de plastique surmoulée ou injectée dans le boîtier. Le concept d'un boîtier titane 26, usiné dans un seul bloc de matière, permet d'assurer une très bonne rigidité, malgré un fond de boîtier très mince. Le joint 27, entre le verre et le boîtier, peut aussi remplir une fonction de lien mécanique entre ces deux composants, améliorant encore la résistance mécanique de l'ensemble. Par exemple, un joint constitué d'un adhésif de type « hot melt », rondelle découpée à froid, placé entre le verre et le boîtier, puis mise en fusion par échauffement, permet une excellente étanchéité tout en liant intimement le verre au boîtier. La coque ainsi formée présente une tenue mécanique optimale.

La figure 6 illustre aussi la présence d'un accéléromètre ou détecteur de mouvements 29, monté sur le circuit électronique 13. Sa fonction est de détecter un mouvement particulier du poignet, prédéfini. Ce mouvement correspond au signal d'activation de l'affichage. Il est aussi possible d'utiliser l'accéléromètre 29 comme détecteur de choc. En cas de choc important, l'impact enregistré par l'accéléromètre sera traité par le microprocesseur et une alarme sera éventuellement transmise.

La figure 6 montre aussi la présence possible d'un détecteur d'humidité 30, monté sur le circuit électronique 13. Ce détecteur a deux fonctions :

- Détection d'un taux anormalement élevé d'humidité provenant d'une perte d'étanchéité de l'encapsulation du système.

- Détection de la présence de fluides provenant d'une fuite de la batterie.

Dans les deux cas, le détecteur d'humidité actionne une alarme, transmise, par exemple, par le système d'affichage lumineux transdermal. Selon l'endroit du corps où l'implant est placé, l'épaisseur du dispositif peut être un paramètre critique. Le composant limitatif par rapport à l'épaisseur est la batterie. Une alternative aux exécutions décrites sous les figures 3, 5 et 6 est de placer la batterie à côté du circuit imprimé supportant les diodes électroluminescentes, afin de réduire au maximum la hauteur globale de l'encapsulation. II est à noter que d'une façon générale le verre biocompatible 24 recouvrant la face avant des diodes et de leur optique peut être toute matière transparente et notamment du saphir.

D'autre part, le capteur d'humidité intégré dans au moins l'un desdits module permet de détecter d'une part que le module n'est plus étanche, par exemple au cas où de l'humidité pénétrerait de l'extérieur dans le module, et d'autre part une fuite par exemple de la pile se trouvant dans ledit module.

L'intensité des diodes ou de la source lumineuse est supérieure à 80 mili candela (mcd) et de préférence comprise entre 180 et 250 mcd.