WO2026008760A1 - Insole for monitoring the temperature of a person's foot - Google Patents
Insole for monitoring the temperature of a person's footInfo
- Publication number
- WO2026008760A1 WO2026008760A1 PCT/EP2025/068952 EP2025068952W WO2026008760A1 WO 2026008760 A1 WO2026008760 A1 WO 2026008760A1 EP 2025068952 W EP2025068952 W EP 2025068952W WO 2026008760 A1 WO2026008760 A1 WO 2026008760A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- temperature
- layer
- insole
- sensors
- temperature sensors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
- A43B1/00—Footwear characterised by the material
- A43B1/0009—Footwear characterised by the material made at least partially of alveolar or honeycomb material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
- A43B17/00—Insoles for insertion, e.g. footbeds or inlays, for attachment to the shoe after the upper has been joined
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
- A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
- A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
- A43B3/38—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with power sources
- A43B3/42—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with power sources where power is generated by conversion of mechanical movement to electricity, e.g. by piezoelectric means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
- A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
- A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
- A43B3/44—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with sensors, e.g. for detecting contact or position
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
- A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
- A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
- A43B3/48—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with transmitting devices, e.g. GSM or Wi-Fi®
Definitions
- the present invention relates more particularly to an insole for footwear, said insole comprising an electronic board equipped with temperature sensors, which consumes little energy and whose innovative design allows monitoring of the temperature of a person's foot without hindering foot movements, including during physical activity such as walking or running.
- the present invention will find further advantageous applications in other fields by enabling the detection of poor load distribution, thereby reducing the occurrence of musculoskeletal disorders (MSDs).
- MSDs musculoskeletal disorders
- Diabetic foot is classified according to several risk categories ranging from very low risk grade 0 to high risk grade 3.
- Peripheral neuropathy is a common condition in diabetics that causes a loss of sensation in the feet, making patients less able to perceive minor trauma or areas of excessive pressure. It is understood here that the loss of sensation in the Foot neuropathy reduces the patient's ability to detect injuries, thus increasing the risk of infections and ulcerations.
- Circulatory insufficiency a consequence of arteriopathy, slows down the healing process, thus increasing the risk of ulceration.
- diabetic patients are at-risk individuals who are particularly susceptible to developing ulcer-like lesions on their feet.
- the thermal insulation of the base of the sensor by the epoxy resin prevents the temperature measurement from being disturbed by the heating of the components of the electronic board, the thermally sensitive surface of the thermistor (the upper part) being isolated from the rest of the sensor (the lower part).
- the present invention aims to improve the situation described above.
- the insole advantageously has a multilayer structure comprising at least one technical layer and one intermediate layer.
- the upper surface of the electronic board is instrumented by a plurality of temperature sensors oriented towards the sole of the foot.
- This upper face of the electronic board is therefore intended to be oriented towards the plantar surface of the user's foot when the user is wearing the insole.
- the present electronic board does not include pressure sensors, the measurements taken only relate to temperature measurement.
- the intermediate layer comprises a convoluted foam assembled with the upper face of the technical layer.
- this foam is used in particular to provide the necessary comfort to users during walking or other pedestrian activity associated with foot movement.
- this open-cell foam comprises a plurality of cells, each formed by a hole passing through the intermediate layer.
- through hole we mean a hole connecting the lower and upper surfaces of the foam.
- the through hole is straight. It can be elliptical, oblong, or have other shapes.
- each cell is positioned opposite one of the temperature sensors when the technical layer and the intermediate layer are assembled. It is therefore understood that a convoluted foam is designed so that each cell accommodates a temperature sensor.
- This honeycomb foam is intended in particular to protect the temperature sensors from various mechanical stresses and any adjacent electronic circuitry.
- the cells serve as housing for each of the sensors when the two layers are superimposed on each other.
- each temperature sensor fits into a cavity and opens onto an upper face of the intermediate layer while being isolated from the other temperature sensors.
- this multi-layered insole composed of an electronic circuit board on a flexible substrate containing temperature sensors and a perforated foam with cells designed to house the sensors, we have a robust insole capable of deforming under the stresses exerted by the user during physical activity. Meanwhile, a network of sensors, protected within cells and positioned close to the underside of the foot, collects temperature data.
- This design allows for precise monitoring of foot temperature, enabling, for example, the early detection of lesions in diabetic foot. It also allows for monitoring the temperature of different areas of the foot to detect abnormal heating in certain areas, or to identify uneven weight distribution in order to reduce the occurrence of musculoskeletal disorders (MSDs).
- MSDs musculoskeletal disorders
- the flexible substrate on which the electronic board is made is of the PCB type (for "Printed Circuit Board”). It is also referred to as a “flexible PCB” (flexible printed circuit board).
- This flexible PCB board is therefore capable of being bent and/or twisted without being damaged and thus aligns with the classic properties of a sole which must be flexible to offer comfort and adaptability to foot movements and also allow easy introduction into all types of shoes.
- the flexible PCB can be more naturally integrated into the sole's structure. This technical layer can therefore conform to curved shapes and follow specific contours without compromising its functionality as an electronic component.
- PCB flex is a material that is highly resistant to shocks and vibrations, which is an important advantage for soles that are subjected to significant mechanical stresses during walking or other activities.
- the Applicant notes that the chosen PCB Flex is resistant to water and other environmental elements. This represents a significant advantage for the shoes, which may be exposed to various weather conditions and moisture inside the shoe.
- the temperature sensors are each positioned on the substrate at specific locations to measure temperatures in predetermined areas of the foot corresponding to zones of friction and/or contact. Such areas are often at risk for foot injuries.
- the temperature sensors are positioned according to a zone of the heel, a zone of the midfoot, a zone of the metatarsal heads, a zone of the toes.
- each cell is sized to receive a temperature sensor without the sensor being in contact with the side walls of the cell.
- each cell therefore has dimensions larger than the dimensions of the temperature sensor.
- the cell has a tubular shape with a base diameter greater than the width of the temperature sensor and a height slightly greater than or equal to the height of the temperature sensor.
- the foam with a honeycomb structure has a thickness at each cell slightly greater than the height of the temperature sensor so that the sensor does not protrude from the surface of the hole opening from the cell.
- This configuration allows the temperature sensors to be as close as possible to the plantar surface of the foot to acquire the best possible temperature measurement, without coming into contact with the foot to avoid any injury.
- the temperature sensors have a height of approximately 1 mm while the honeycomb foam has a thickness of approximately 3 mm at the level of the cells.
- the measurement is taken as far away as possible from the pins of the integrated circuit to avoid parasitic heating and obtain a reliable and accurate measurement.
- each temperature sensor is centered in its associated cavity.
- the base also includes a protective layer.
- This protective layer consists of a coating of the temperature sensors made of a thermally conductive and electrically insulating material. The coating at least partially fills the cells so as to encase the sensors.
- the material used may be in the form of a silicone gel.
- the protective layer includes a coating of the sensors with a silicone gel that at least partially fills the cells. This is also known as "potting".
- a silicone in the form of a gel is applied to at least partially fill each of the alveoli and coat the sensors.
- the principle here therefore lies in coating the sensors in a material (for example a silicone gel) acting as a thermal conductor and electrical insulator.
- a material for example a silicone gel acting as a thermal conductor and electrical insulator.
- the protective layer also incorporates metallic particles that promote thermal conductivity.
- the sole also includes a textile cover layer configured to cover the protective layer.
- This textile cover layer comprises a thermally conductive fabric designed to allow heat to pass through but not moisture, thus ensuring comfortable wear while allowing for accurate temperature measurement.
- This textile cover layer serves to guarantee comfortable wear of the insole with which the foot will be in contact.
- the protective layer further includes the addition of an adhesive silicone covering the upper face of the honeycomb foam and ensuring bonding of the covering textile layer with the intermediate layer.
- the surface of the open-cell foam is coated with an adhesive silicone. This is also referred to as silicone coating.
- This first coating covering the top surface of the open-cell foam helps to homogenize the surface of the foam and in particular its hardness (called Shore), which improves user comfort.
- the underside of the textile cover layer is also coated with silicone.
- This second silicone coating works in conjunction with the first adhesive silicone coating to ensure bonding of the textile layer to the open-cell foam.
- the technical layer includes stiffening elements, also called stiffeners, on the inner face of the flexible substrate. These stiffeners are positioned under each of the temperature sensors and any other electronic components to reduce the various mechanical stresses applied to the sensors and other components, for example, during user movement.
- the sole according to the present invention comprises a mechanical layer placed beneath the technical layer, said mechanical layer being configured to provide an orthopedic function to the sole.
- a mechanical layer preferably has a shape configured to optimize the function and performance of the foot during a gait cycle.
- the mechanical layer includes on its upper face a plurality of indentations serving as housings for the stiffening elements.
- the electronic board is powered by a harvesting-type energy system including MFC sensors (for "Macro Fiber Composite” or composite of microfibres) employing piezoelectric elements which, by deforming, are capable of generating electricity, for example when subjected to mechanical stress, such as compression or bending during walking.
- MFC sensors for "Macro Fiber Composite” or composite of microfibres
- piezoelectric elements which, by deforming, are capable of generating electricity, for example when subjected to mechanical stress, such as compression or bending during walking.
- the electrical energy generated by the deformation of the piezoelectric elements is stored in a rechargeable solid-state Lithium-ion micro-battery.
- the electronic board includes wireless communication means capable of communicating with a communication terminal to transmit periodically or continuously the measurement data taken by each of the temperature sensors.
- a BLE (Bluetooth Low Energy) antenna can be printed on the flexible PCB.
- This antenna allows the user's communication terminal to: detect the presence of the insole and pair with it (Advertising BLE); connect to the insole so that the measured data is transmitted to the communication terminal, which then acts as a gateway to transmit this information to the remote monitoring platform; update the device's firmware via OTA (Over The Air) BT using the application installed on the communication terminal; retrieve the insole's battery level; and configure certain insole parameters.
- the temperature sensors are electrically connected to the electronic board by conductive tracks made of a flexible material and extending lengthwise to form a succession of open Q-shaped loops with cutouts in the flexible PCB.
- the temperature sensors are clinical grade temperature sensors according to ASTM El 12 and ISO 80601-2-56 which are configured to perform temperature measurement with an accuracy of 0.1°C.
- the electronic board includes an accelerometer associated with an odometer configured to detect the user's movements and walking.
- the accelerometer must allow the detection of the user's foot movements.
- the odometer for its part, must allow the detection of the position and orientation of the foot.
- the configuration of these components and the motion detection tolerance depend on the chosen detection use case to ensure that temperature data is reported in a relevant and optimized manner. For example, it is unnecessary for the device to operate normally during the night. It can enter deep sleep mode and only wake up when, for instance, the accelerometer/odometer sends an interrupt following a confirmed motion detection.
- the electronic board includes a resin coating on all or part of the electronic components of which it is made.
- the electronic components of the electronic board are resin-coated, which ensures their protection and integrity, but also prevents injuries to the user's foot in case of tearing of the textile covering and the honeycomb foam.
- the object of the present invention relates, according to a second aspect, to a footwear article incorporating a sole as described above.
- the present invention proposes an innovative design integrating embedded electronics capable of reliably and accurately monitoring foot temperature (for example, to detect the presence of lesions such as ulcers) while taking into consideration the anatomy of the foot and the kinematics of its natural biomechanical deformations to improve the wearer's comfort.
- Figure 1 represents an exploded perspective view of a sole according to an example of an embodiment of the present invention.
- Figure 2 shows a top view of the upper face of the open-cell foam assembled to the technical layer and covered with the silicone coating.
- Figure 3 represents a cross-section of a footing conforming to Figure 1.
- Figure 4 shows a flat view of the top face of the technical layer comprising the electronic board with temperature sensors and made on a flexible PCB substrate.
- Figure 5 represents a flat view of the underside of the technical layer including stiffener-type stiffening elements.
- Figure 6 shows a flat view of the top face of the mechanical layer including indentations for receiving the stiffening elements.
- Figure 7 shows a flat view of another example of the implementation of the electronic board on a flexible PCB substrate.
- One of the objectives of the present invention is to design an insole incorporating embedded electronics specifically designed to facilitate temperature monitoring between a patient's two feet while respecting foot anatomy and reducing energy consumption.
- an insole 100 is planned comprising a multi-layer structure.
- Such a multilayered structure takes the form of a complex with several functional layers superimposed on one another.
- the first layer 10 integrates the embedded electronics of the sole.
- this electronic board 11 is made on a flexible substrate, preferably here a flexible PCB (PCB for "Printed Circuit Board”).
- PCB PCB for "Printed Circuit Board”
- This flexible PCB serves as a mechanical and electronic support structure and improves the electrical and physical connections of the components while allowing efficient signal transmission and good power distribution.
- This flexible PCB also offers an optimal solution for giving the sole the suppleness and flexibility necessary for its deformation during the user's movements. Finally, it should be noted that this flexible PCB provides good mechanical resistance.
- the underlying concept of the present invention is the implementation of a solution that uses only temperature data. Indeed, previously known connected insoles primarily used data related to the pressure exerted under the foot. This pressure data was sometimes combined with temperature data.
- the electronic card 11 provided for in the context of the present invention incorporates temperature sensors 13. These sensors 13 are provided on the upper face 10a of the technical layer so as to be oriented with regard to the lower face of the foot and thus measure the temperature under the foot.
- the temperature sensors 13 are positioned in predetermined locations to measure temperatures in specific predetermined areas of the foot corresponding to areas at risk for foot injuries, namely here for example the heel area 14a, the metatarsal head area 14b, the toe area 14c and the midfoot area 14d.
- Zones 14a, 14b, 14c, and 14d represent the most frequent areas of friction and pressure. Therefore, these are the areas where the risks of injury and ulceration are highest. In the example described here, there are nineteen such sensors.
- clinical grade temperature sensors 13 according to ASTM El 12 and/or ISO 80601-2-56 were selected to perform a temperature measurement with an accuracy of 0.1 °C; preferably the sensors are configured so that such accuracy is achieved over a range of 5 to 50°C.
- This technical layer 10 is coupled to an intermediate layer 20 which includes a honeycomb foam 21.
- This 21-cell foam is superimposed on the upper face l ia.
- honeycomb foam 21 The function of the honeycomb foam 21 is to isolate the sensors 13 from each other to avoid any electrical and electromagnetic interference between the sensors 13.
- each cell 22 is in the form of a hole 23 passing through the intermediate layer 20 on either side of the lower and upper face of the foam.
- the location of the cells 22 follows the distribution of the location of the sensors 13.
- the cells 22 are therefore each positioned opposite one of the temperature sensors 13 when the technical layer 10 and the intermediate layer 20 are assembled together.
- the temperature sensors 13 each fit into the cavity 22 dedicated to it so that each temperature sensor 13 opens onto the upper face 20a of the intermediate layer 20 while being isolated from the other temperature sensors 13 in order to avoid any electromagnetic interference between the sensors 13.
- the temperature sensors 13 are each approximately 1 mm high, while the convoluted foam 21 is approximately 3 mm thick at the level of the cells 22, so that the sensors 13 are slightly recessed within the cells 22 relative to the upper surface of the foam, thus preventing any direct contact with the foot.
- the combination of this electronic board 11 on a flexible PCB with the temperature sensors 13 and the convoluted foam 21 is characteristic of the present invention.
- each temperature sensor 13 is centered in the cavity 22 and that each cavity 22 is dimensioned to receive a temperature sensor 13 without said sensor 13 being in contact with the lateral walls 22a of the cavity 22.
- This electronic board 11 is instrumented by other electronic components.
- a non-rechargeable button cell battery with a capacity of approximately 230 mAh @3.0 V is planned.
- a power supply is also planned by a 16-type harvesting energy system comprising MFC sensors implementing piezoelectric elements which, by deforming, are able to generate electricity for example when subjected to mechanical stress, such as compression or bending during walking.
- wireless communication means 17, of the BLE antenna type (or equivalent), are also provided to communicate with a communication terminal in order to transmit the measurement data made by each of the temperature sensors 13.
- this transmission occurs periodically (for example, every 15 or 30 minutes).
- this frequency can be adjusted according to the practitioner's preference.
- the implementation on the electronic board 11 of an accelerometer/odometer is planned to detect the movements and orientation of the patient's foot; this makes it possible to determine the patient's activity (stationary or in motion).
- the detection model used to exploit this data to weight the temperature for example in the case of sustained activity.
- Resin coating is also provided here on the electronic board and all of its electronic components; such resin coating ensures the protection and integrity of these components and also prevents injuries to the patient's foot in the event of, for example, tearing of the alveolar foam 21 (or of the textile coating layer 30 described below).
- conductive tracks 18 which are made of a flexible material and which stretch lengthwise, forming a succession of open Q-shaped loops.
- Such tracks 18 are illustrated in figures 4, 5 and 7.
- the sole proposed according to the present invention therefore significantly improves the user experience with an additional gain in terms of comfort.
- an additional protective layer 30 which includes a coating 32 of the temperature sensors 13 with a silicone gel.
- This silicone coating 32 is illustrated in figure 3.
- the sensors 13 are therefore embedded in this silicone coating 32, which protects them from deterioration while ensuring good thermal conductivity for measuring foot temperature and electrical insulation from the rest of the electronic board components.
- silicone gel differs from the prior art, and in particular from document GB2329022, which proposes embedding the lower part of the sensor in an epoxy resin.
- Epoxy resin is known for its thermal insulation and electrical conductivity properties, two physical properties that are precisely what is being avoided here through the use of silicone gel.
- the silicone coating 32 incorporates metallic particles that enhance thermal conductivity. The presence of these particles therefore allows for an even more reliable and precise temperature measurement.
- an adhesive silicone is planned to allow the assembly by gluing of the open-cell foam 21 with a layer of covering textile 40.
- This silicone coating 31 also helps to homogenize the surface of the foam and in particular its hardness, which improves patient comfort.
- This layer of covering textile 40 which covers the protective layer 30 is made of a thermally conductive fabric 41 in order to allow the passage of heat but not moisture.
- a second silicone coating 42 is provided on the underside of the layer 40 to interact with the silicone coating 31 of the protective layer.
- this mechanical layer 50 provides an orthopedic function to the insole 100.
- this mechanical layer 50 has a shape that respects the anatomy of the foot in order to improve its function during an activity.
- stiffening elements 15 also called stiffeners, are provided on the lower face 10b on the flexible substrate 12.
- These elements 12 are positioned under each of the temperature sensors 13 in order to reduce the various mechanical stresses applied to the sensors 13 during the patient's walking, for example.
- the mechanical layer 50 includes on its upper face 50a a plurality of indentations 51, or notches, serving as housings for the stiffening elements 15.
- the stiffeners 15 will therefore fit into these notches.
- the present invention provides for the design of a sole that significantly improves existing solutions and whose main advantages are comfort, efficiency, robustness and autonomy:
- Comfort is primarily achieved through optimized size and component placement.
- the sole components were chosen to make the sole as thin, flexible, and lightweight as possible.
- Effectiveness is achieved through precise placement of temperature sensors, namely under the areas most prone to developing an ulcer.
- the insole according to the invention is suitable for monitoring other people such as, for example, people suffering from neuropathies, arteriopathy or even acute Charcot.
- MSDs musculoskeletal disorders
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)
Abstract
Description
Description Description
Titre : Semelle intérieure pour une surveillance de la température du pied d’une personne Title: Insole for monitoring a person's foot temperature
Domaine technique technical field
La présente invention concerne le domaine de la surveillance de la température du pied d’une personne. The present invention relates to the field of monitoring the temperature of a person's foot.
La présente invention porte plus particulièrement sur une semelle intérieure pour article chaussant, ladite semelle comprenant une carte électronique pourvue de capteurs de température, peu consommatrice d’énergie et dont la conception innovante permet une surveillance de la température du pied d’une personne sans entraver les mouvements du pied y compris lors d’une activité physique telle que la marche ou la course à pied. The present invention relates more particularly to an insole for footwear, said insole comprising an electronic board equipped with temperature sensors, which consumes little energy and whose innovative design allows monitoring of the temperature of a person's foot without hindering foot movements, including during physical activity such as walking or running.
Par semelle intérieure pour article chaussant, on entend ici une semelle, amovible ou non, destinée à être disposée à l’intérieur d’un article chaussant et comprenant une face plantaire destinée à être en contact directement ou indirectement avec la plante du pied. By insole for footwear, we mean here an insole, removable or not, intended to be placed inside a footwear item and comprising a plantar surface intended to be in direct or indirect contact with the sole of the foot.
Une telle semelle intérieure se distingue d’une semelle extérieure dont la face inférieure est destinée à être en contact direct avec le sol. Such an insole differs from an outsole whose underside is intended to be in direct contact with the ground.
Par article chaussant au sens de la présente invention, on entend dans toute la description qui suit tout article pouvant être chaussé ; il peut s’agir d’une chaussure telle que par exemple une chaussure de ville ou une chaussure de sport. Il peut également s’agir d’une botte, d’un chausson ou de tout autre article dans lequel une personne peut mettre son pied. For the purposes of this invention, "footwear" refers to any item that can be worn; this may include footwear such as dress shoes or athletic shoes. It may also include boots, slippers, or any other item into which a person can place their foot.
La présente invention trouvera de nombreuses applications avantageuses, notamment dans le domaine de la santé en proposant, à des personnes telles que par exemple des patients souffrant de diabète, d’artériopathie ou encore d’un Charcot aigu, une semelle connectée capable de réaliser des mesures de la température du pied pour déterminer de façon précoce voire prédictive la présence ou non de lésions plantaires. The present invention will find many advantageous applications, particularly in the field of health by offering, to people such as, for example, patients suffering from diabetes, arteriopathy or acute Charcot, a connected insole capable of taking measurements of foot temperature to determine early or even predictively the presence or absence of plantar lesions.
La présente invention trouvera d’autres applications avantageuses par exemple dans le domaine du sport en permettant de détecter les échauffements anormaux de certaines zones du pied, ceci pour améliorer les performances, la récupération ou encore éviter les blessures. The present invention will find other advantageous applications, for example in the field of sport, by enabling the detection of abnormal heating of certain areas of the foot, in order to improve performance, recovery or even prevent injuries.
La présente invention trouvera encore d’autres applications avantageuses dans d’autres domaines en permettant de détecter la mauvaise répartition des charges, ceci pour réduire l’apparition de troubles musculosquelettiques (TMS). Art antérieur The present invention will find further advantageous applications in other fields by enabling the detection of poor load distribution, thereby reducing the occurrence of musculoskeletal disorders (MSDs). Previous art
L'un des problèmes majeurs rencontrés par les patients souffrant de diabète est l'apparition de lésions plantaires, plus communément appelées ulcères du pied diabétique. One of the major problems encountered by patients suffering from diabetes is the appearance of plantar lesions, more commonly known as diabetic foot ulcers.
Près de 25 % des personnes diabétiques sont concernées un jour ou l'autre par ces affections des pieds. Nearly 25% of people with diabetes are affected by these foot conditions at some point in their lives.
Ces ulcères plantaires du pied diabétique se manifestent par des plaies ouvertes résultant de la combinaison de la pression, de la friction et d'une mauvaise cicatrisation. These diabetic foot ulcers manifest as open sores resulting from a combination of pressure, friction, and poor healing.
Ces plaies ouvertes se présentent sous la forme d’une excavation profonde dans la peau mettant à nu le derme voire l’hypoderme sans tendance à la guérison. These open wounds appear as a deep excavation in the skin exposing the dermis or even the hypodermis without any tendency to heal.
De telles plaies ouvertes peuvent rapidement s'infecter en l'absence de soins appropriés, menant trop souvent à des complications sévères, telles que l'ostéomyélite (infection osseuse) et/ou la gangrène, pouvant nécessiter une amputation. Such open wounds can quickly become infected without proper care, too often leading to severe complications such as osteomyelitis (bone infection) and/or gangrene, which may require amputation.
La détection de ces ulcères chez les patients souffrant de diabète représente donc un enjeu majeur pour les acteurs de la santé ; les conséquences de cette ulcération peuvent être gravissimes puisque le diabète reste la première cause d'amputation : The detection of these ulcers in patients suffering from diabetes therefore represents a major challenge for healthcare professionals; the consequences of this ulceration can be extremely serious since diabetes remains the leading cause of amputation:
- 1 amputation toute les 30 secondes dans le monde, - 1 amputation every 30 seconds worldwide,
- 85% des amputations sont secondaires à une plaie du pied diabétique, - 85% of amputations are secondary to a diabetic foot ulcer,
- Le coût global d'une amputation est estimé entre 15 000 et 50 000€. - The overall cost of an amputation is estimated to be between €15,000 and €50,000.
Le pied diabétique est classé selon plusieurs catégories de risques allant du risque très faible grade 0 à un risque élevé grade 3. Diabetic foot is classified according to several risk categories ranging from very low risk grade 0 to high risk grade 3.
En Europe, les patients diabétiques de grade 2 et grade 3 sont près de 6 millions. Chaque année, 1,2 million de patients développent un ulcère du pied diabétique et 250 000 subissent une amputation d’un membre inférieur suite à l’apparition de l’ulcère. In Europe, there are nearly 6 million patients with grade 2 and grade 3 diabetes. Each year, 1.2 million patients develop a diabetic foot ulcer and 250,000 undergo a lower limb amputation following the onset of the ulcer.
On notera par ailleurs que, même avec des soins adéquats, la cicatrisation complète d’un ulcère nécessite 1 an dans 77% des cas ; It should also be noted that, even with adequate care, complete healing of an ulcer requires 1 year in 77% of cases;
La prise en charge des complications liées au pied diabétique représente un coût significatif qui s’élève à près de 28 Mds€ par an en Europe et 700 M€ en France. The management of complications related to diabetic foot represents a significant cost amounting to nearly €28 billion per year in Europe and €700 million in France.
Il semble important ici de comprendre l’origine de ces ulcères plantaires chez les diabétiques.It seems important here to understand the origin of these plantar ulcers in diabetics.
Ces lésions surviennent en raison de plusieurs facteurs liés à la maladie, notamment la neuropathie périphérique et l'artériopathie oblitérante des membres inférieurs. These lesions occur due to several disease-related factors, including peripheral neuropathy and obliterative arteriopathy of the lower limbs.
La neuropathie périphérique est une affection fréquente chez les diabétiques qui entraîne une perte de sensibilité des pieds, rendant les patients moins aptes à percevoir les traumatismes mineurs ou les zones de pression excessive. On comprend ici que la perte de sensation dans les pieds due à la neuropathie réduit la capacité du patient à détecter les blessures, augmentant ainsi le risque d'infections et d'ulcérations. Peripheral neuropathy is a common condition in diabetics that causes a loss of sensation in the feet, making patients less able to perceive minor trauma or areas of excessive pressure. It is understood here that the loss of sensation in the Foot neuropathy reduces the patient's ability to detect injuries, thus increasing the risk of infections and ulcerations.
L'insuffisance circulatoire, conséquence de l'artériopathie, ralentit quant à elle le processus de cicatrisation, augmentant ainsi le risque d'ulcération. Circulatory insufficiency, a consequence of arteriopathy, slows down the healing process, thus increasing the risk of ulceration.
Pour ces raisons, les patients diabétiques sont des sujets à risque qui sont particulièrement susceptibles de développer des lésions du type ulcères au niveau des pieds. For these reasons, diabetic patients are at-risk individuals who are particularly susceptible to developing ulcer-like lesions on their feet.
La prévention et la détection précoce de ces lésions sont donc cruciales pour réduire les risques de morbidité et améliorer la qualité de vie de ces patients. Prevention and early detection of these lesions are therefore crucial to reducing the risks of morbidity and improving the quality of life of these patients.
On connaît dans l’art antérieur des dispositifs médicaux et des technologies innovantes visant à améliorer la qualité de vie des patients diabétiques en détectant, si possible de façon précoce, la présence de ces ulcères. We know of medical devices and innovative technologies in the prior art aimed at improving the quality of life of diabetic patients by detecting, if possible early, the presence of these ulcers.
Malheureusement, à ce jour, il est observé que les systèmes de prévention mis en place ne sont pas optimaux ; le suivi médical associé est par ailleurs irrégulier et discontinu. Unfortunately, to date, it has been observed that the prevention systems in place are not optimal; moreover, the associated medical follow-up is irregular and discontinuous.
Plusieurs solutions ont été développées pour l’instant afin de permettre la détection des lésions plantaires des patients diabétiques : Several solutions have been developed so far to enable the detection of plantar lesions in diabetic patients:
Inspections visuelles et manuelles régulières : Les professionnels de santé recommandent aux patients de réaliser des auto-examens quotidiens de leurs pieds afin de repérer toute anomalie. Ces inspections sont souvent complétées par des consultations régulières chez des podologues. Toutefois, cette méthode repose sur la vigilance constante du patient et peut être inefficace en cas de neuropathie avancée. Regular visual and manual inspections: Healthcare professionals recommend that patients perform daily self-examinations of their feet to detect any abnormalities. These inspections are often supplemented by regular consultations with podiatrists. However, this method relies on the patient's constant vigilance and may be ineffective in cases of advanced neuropathy.
Semelles orthopédiques traditionnelles : Conçues pour redistribuer les pressions exercées sur la plante du pied, ces semelles visent à prévenir la formation d'ulcères. Bien qu'elles offrent un certain degré de protection, elles ne fournissent pas de données en temps réel sur l'état des pieds du patient. Traditional orthotic insoles: Designed to redistribute pressure on the sole of the foot, these insoles aim to prevent the formation of ulcers. While they offer a degree of protection, they do not provide real-time data on the condition of the patient's feet.
Technologies de détection par pression plantaire : Ces dispositifs sont équipés de capteurs de pression intégrés dans les semelles ou les chaussures, capables de mesurer et d'analyser les zones de pression excessive qui pourraient mener à des ulcérations. Plantar pressure sensing technologies: These devices are equipped with pressure sensors integrated into the insoles or shoes, capable of measuring and analyzing areas of excessive pressure that could lead to ulcerations.
Semelles connectées dotées de capteurs multiples : Plus récemment, des semelles intelligentes équipées de capteurs de plusieurs types (pression, température, humidité) ont été développées. Ces multi-capteurs sont capables de collecter plusieurs types de données physiologiques pour détecter des changements anormaux qui, combinés entre eux, pourraient indiquer le développement d'une lésion. Smart insoles with multiple sensors: More recently, intelligent insoles equipped with several types of sensors (pressure, temperature, humidity) have been developed. These multi-sensors are capable of collecting several types of physiological data to detect abnormal changes which, combined, could indicate the development of an injury.
La société ORPYX® a ainsi développé une solution visant à concevoir une semelle connectée comprenant à la fois des capteurs de pression et des capteurs de température. On connaît par exemple le document US2022/0395229. The company ORPYX® has thus developed a solution aimed at designing a connected insole including both pressure sensors and temperature sensors. We know, for example, of the document US2022/0395229.
Sur le plan scientifique, la mesure couplée de ces deux types de mesure est pertinente et permet une bonne prédiction des ulcères. From a scientific point of view, the combined measurement of these two types of measurement is relevant and allows for a good prediction of ulcers.
Le Demandeur observe toutefois que la mesure de plusieurs données comme la pression et la température est consommatrice d’énergie et ne permet pas d’avoir une autonomie du système supérieure à deux semaines rendant ainsi de tel dispositif inéligible à une télésurveillance longue durée. The Applicant notes, however, that the measurement of several data such as pressure and temperature is energy-intensive and does not allow the system to have autonomy of more than two weeks, thus making such a device ineligible for long-term remote monitoring.
De plus, l'intégration de capteurs de température et de capteurs de pression rend la semelle trop complexe à réaliser et trop épaisse, ce qui la rend difficile à fabriquer d’une part et peu attractive sur le plan pratique car elle ne peut s’intégrer dans n’importe quel article chaussant. Furthermore, the integration of temperature and pressure sensors makes the sole too complex to make and too thick, which makes it difficult to manufacture on the one hand and unattractive from a practical point of view because it cannot be integrated into just any footwear.
On connaît également le document GB2329022 qui propose l’intégration d’un capteur de température maintenu en position dans une résine époxy (thermiquement isolant) de sorte que la surface thermiquement sensible de la thermistance dépasse de la surface supérieure de la semelle intérieure pour un bon contact du capteur avec le pied de l'athlète. We also know of document GB2329022 which proposes the integration of a temperature sensor held in position in an epoxy resin (thermally insulating) so that the thermally sensitive surface of the thermistor protrudes from the upper surface of the insole for good contact of the sensor with the athlete's foot.
L’isolation thermique de la base du capteur par la résine époxy évite que la mesure de température ne soit perturbée par les échauffements des composants de la carte électronique, la surface thermiquement sensible de la thermistance (la partie haute) étant isolée du reste du capteur (la partie basse). The thermal insulation of the base of the sensor by the epoxy resin prevents the temperature measurement from being disturbed by the heating of the components of the electronic board, the thermally sensitive surface of the thermistor (the upper part) being isolated from the rest of the sensor (the lower part).
Une telle configuration du capteur en saillie par rapport à la semelle est cependant susceptible de venir blesser le pied d’un utilisateur qui est atteint d’une pathologie du type diabète par exemple, ce qui n’est pas acceptable dans le cadre des applications visées ici par la présente invention. However, such a configuration of the sensor protruding from the sole is likely to injure the foot of a user who suffers from a pathology such as diabetes, for example, which is not acceptable in the context of the applications targeted here by the present invention.
En conclusion, bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans le domaine de la prévention et de la détection des ulcères du pied diabétique, il existe un besoin constant d'améliorer ces technologies pour offrir une surveillance plus précise, une meilleure observance et une intervention plus rapide. In conclusion, although significant progress has been made in the prevention and detection of diabetic foot ulcers, there is a continuing need to improve these technologies to provide more accurate monitoring, better adherence, and faster intervention.
Résumé de l’invention Summary of the invention
La présente invention vise à améliorer la situation décrite ci-dessus. The present invention aims to improve the situation described above.
La présente invention vise ainsi à résoudre les différentes problématiques mentionnées ci- dessus en proposant une semelle intérieure simple à concevoir offrant une bonne autonomie et équipée de capteurs sophistiqués destinée à surveiller avec précision la température du pied d’une personne tout en prenant en considération l’anatomie du pied sans entraver les mouvements du pied dans un cycle de marche. A cet effet, l’objet de la présente invention concerne selon un premier aspect une semelle intérieure pour une surveillance de la température du pied d’une personne, une telle semelle étant destinée par exemple à : The present invention aims to solve the various problems mentioned above by proposing a simple-to-design insole offering good autonomy and equipped with sophisticated sensors intended to accurately monitor the temperature of a person's foot while taking into account the anatomy of the foot without hindering the movements of the foot in a walking cycle. To this end, the object of the present invention relates, in a first aspect, to an insole for monitoring the temperature of a person's foot, such an insole being intended, for example, to:
- surveiller les variations de température entre les deux pieds d’un patient pour permettre par exemple une détection (prédictive ou précoce) d’une lésion plantaire d’une personne telle qu’un patient diabétique ; ou - monitoring temperature variations between a patient's two feet to allow, for example, the (predictive or early) detection of a plantar lesion in a person such as a diabetic patient; or
- surveiller les variations de température entre différentes zones du pied : orteils, métatarses, medio-pied ou talon - Monitor temperature variations between different areas of the foot: toes, metatarsals, midfoot or heel
Par précoce ou prédictive, on entend ici une détection de la lésion le plus tôt possible dans son processus de formation. By early or predictive, we mean here the detection of the lesion as early as possible in its formation process.
Selon la présente invention, la semelle intérieure présente avantageusement une structure multicouche comprenant au moins une couche technique et une couche intermédiaire. According to the present invention, the insole advantageously has a multilayer structure comprising at least one technical layer and one intermediate layer.
Avantageusement, la couche technique comprend l’électronique embarquée qui va servir à la mesure des données physiologiques pertinentes pour cette surveillance. Advantageously, the technical layer includes the embedded electronics which will be used to measure the physiological data relevant to this monitoring.
Dans l’exemple décrit ici, cette couche technique intègre donc une carte électronique réalisée sur un substrat souple (ou flexible). In the example described here, this technical layer therefore integrates an electronic board made on a flexible substrate.
Avantageusement, la face supérieure de la carte électronique est instrumentée par une pluralité de capteurs de température orientés en regard de la plante du pied. Advantageously, the upper surface of the electronic board is instrumented by a plurality of temperature sensors oriented towards the sole of the foot.
On comprend que la face supérieure de la carte électronique est la face fonctionnelle de la carte électronique sur laquelle sont disposés les capteurs de température. L’objectif ici est que les capteurs de température soient au plus près de la face plantaire du pied pour acquérir la meilleure mesure possible de la température. It is understood that the upper surface of the electronic board is the functional side of the board, on which the temperature sensors are located. The objective here is to position the temperature sensors as close as possible to the sole of the foot to obtain the most accurate temperature reading.
Cette face supérieure de la carte électronique est donc destinée à être orientée en regard de la face plantaire du pied de l’utilisateur lorsque ce dernier porte la semelle. This upper face of the electronic board is therefore intended to be oriented towards the plantar surface of the user's foot when the user is wearing the insole.
On notera ici que la présente carte électronique ne comprend pas de capteurs de pression, les mesures réalisées ne se portant que sur la mesure de température. It should be noted here that the present electronic board does not include pressure sensors, the measurements taken only relate to temperature measurement.
Dans l’exemple décrit ici, la couche intermédiaire comprend quant à elle une mousse alvéolée assemblée avec la face supérieure de la couche technique. In the example described here, the intermediate layer comprises a convoluted foam assembled with the upper face of the technical layer.
On comprend ici que la face inférieure de la couche intérieure est assemblée à la face supérieure de la couche technique. It is understood here that the lower face of the inner layer is assembled to the upper face of the technical layer.
Cette mousse sert notamment à apporter le confort nécessaire aux utilisateurs lors de la marche ou lors d’une autre activité pédestre associée à un mouvement des pieds. Avantageusement, cette mousse alvéolée comporte une pluralité d’alvéoles formées chacune par un trou traversant la couche intermédiaire. Par trou traversant, on entend ici un trou reliant les faces inférieure et supérieure de la mousse. This foam is used in particular to provide the necessary comfort to users during walking or other pedestrian activity associated with foot movement. Advantageously, this open-cell foam comprises a plurality of cells, each formed by a hole passing through the intermediate layer. By "through hole," we mean a hole connecting the lower and upper surfaces of the foam.
De préférence, le trou traversant est droit. Ce dernier peut avoir une forme elliptique, oblong ou présenter d’autres formes. Preferably, the through hole is straight. It can be elliptical, oblong, or have other shapes.
Avantageusement, les alvéoles sont chacune positionnées en regard d’un des capteurs de température lorsque la couche technique et la couche intermédiaire sont assemblées entre elles. On comprend donc ici qu’il est prévu une mousse alvéolée conçue pour que chaque alvéole reçoive un capteur de température. Advantageously, each cell is positioned opposite one of the temperature sensors when the technical layer and the intermediate layer are assembled. It is therefore understood that a convoluted foam is designed so that each cell accommodates a temperature sensor.
Cette mousse alvéolée a pour but notamment de protéger les capteurs de température de différentes contraintes mécaniques et de tout circuit électronique adjacent. This honeycomb foam is intended in particular to protect the temperature sensors from various mechanical stresses and any adjacent electronic circuitry.
Ainsi, les alvéoles servent de logement à chacun des capteurs lorsqu’on vient superposer les deux couches entre elles. Thus, the cells serve as housing for each of the sensors when the two layers are superimposed on each other.
Lorsqu’on vient donc assembler entre elles les deux couches par collage, chaque capteur de température vient se loger dans une alvéole et débouche sur une face supérieure de la couche intermédiaire tout en étant isolé des autres capteurs de température. When the two layers are glued together, each temperature sensor fits into a cavity and opens onto an upper face of the intermediate layer while being isolated from the other temperature sensors.
Ainsi, la présence de ces alvéoles aptes à recevoir les capteurs de température permet d’isoler les capteurs entre eux et d’éviter toute interférence électromagnétique entre les capteurs ou avec d’autres dispositifs électroniques. Thus, the presence of these alveoli suitable for receiving temperature sensors makes it possible to isolate the sensors from each other and to avoid any electromagnetic interference between the sensors or with other electronic devices.
Ainsi, grâce à la conception de cette semelle multicouche formée par une carte électronique sur un substrat flexible comprenant des capteurs de température et une mousse alvéolée comprenant des alvéoles aptes à recevoir les capteurs, on dispose d’une semelle robuste capable de se déformer sous les contraintes exercées par l’utilisateur lors d’une activité physique tout en ayant un réseau de capteurs protégés dans des alvéoles et au plus près de la face inférieure du pied pour récupérer une données relatives à la température. Une telle conception permet ainsi d’avoir une surveillance précise de la température du pied afin par exemple de pouvoir détecter de façon précoce l’apparition de lésion sur le pied diabétique. Une telle conception permettra aussi de surveiller la température des différentes zones du pied pour détecter les échauffements anormaux de certaines zones du pied, ou encore pour détecter la mauvaise répartition des charges afin de réduire l’apparition de troubles musculosquelettiques (TMS).Thus, thanks to the design of this multi-layered insole, composed of an electronic circuit board on a flexible substrate containing temperature sensors and a perforated foam with cells designed to house the sensors, we have a robust insole capable of deforming under the stresses exerted by the user during physical activity. Meanwhile, a network of sensors, protected within cells and positioned close to the underside of the foot, collects temperature data. This design allows for precise monitoring of foot temperature, enabling, for example, the early detection of lesions in diabetic foot. It also allows for monitoring the temperature of different areas of the foot to detect abnormal heating in certain areas, or to identify uneven weight distribution in order to reduce the occurrence of musculoskeletal disorders (MSDs).
Avantageusement, le substrat souple sur lequel est réalisée la carte électronique est du type PCB (de « Printed Circuit Board » pour carte de circuit imprimé). On parle également de « PCB flex » (carte de circuit imprimée flexible). Cette carte PCB flex est donc capable d’être pliée et/ou tordue sans être endommagée et s'aligne ainsi avec les propriétés classiques d'une semelle qui doit être flexible pour offrir confort et adaptabilité aux mouvements du pied et également permettre une introduction sans difficulté dans tous types de chaussures. Advantageously, the flexible substrate on which the electronic board is made is of the PCB type (for "Printed Circuit Board"). It is also referred to as a "flexible PCB" (flexible printed circuit board). This flexible PCB board is therefore capable of being bent and/or twisted without being damaged and thus aligns with the classic properties of a sole which must be flexible to offer comfort and adaptability to foot movements and also allow easy introduction into all types of shoes.
L’utilisation du PCB flex est par ailleurs avantageuse en ce que le PCB flex est plus léger et plus mince que le carte en PCB rigide. Cette conception contribue à réduire davantage le poids global de l’électronique intégrée dans la semelle, ce qui est essentiel pour le confort et la praticité. The use of flexible PCBs is also advantageous because they are lighter and thinner than rigid PCBs. This design further reduces the overall weight of the electronics integrated into the sole, which is essential for comfort and practicality.
Le Demandeur observe qu’en raison de leur flexibilité, le PCB flex peut être intégré de manière plus naturelle dans la structure de la semelle. Cette couche technique peut donc épouser des formes courbes et suivre des contours spécifiques sans compromettre leur fonctionnalité de composants électroniques. The Applicant observes that, due to their flexibility, the flexible PCB can be more naturally integrated into the sole's structure. This technical layer can therefore conform to curved shapes and follow specific contours without compromising its functionality as an electronic component.
Le Demandeur observe en outre que le PCB flex est une matière qui résiste bien aux chocs et aux vibrations, ce qui constitue un avantage important pour les semelles qui sont soumises à des contraintes mécaniques importantes pendant la marche ou d'autres activités. The Applicant further observes that PCB flex is a material that is highly resistant to shocks and vibrations, which is an important advantage for soles that are subjected to significant mechanical stresses during walking or other activities.
Enfin, le Demandeur observe que le PCB Flex choisi est résistant à l'eau et à d'autres éléments environnementaux. Ceci représente un avantage significatif pour les chaussures, qui peuvent être exposées à diverses conditions météorologiques et à l’humidité dans la chaussure. Finally, the Applicant notes that the chosen PCB Flex is resistant to water and other environmental elements. This represents a significant advantage for the shoes, which may be exposed to various weather conditions and moisture inside the shoe.
Avantageusement, les capteurs de température sont chacun positionnés sur le substrat selon des emplacements déterminés pour mesurer des températures dans des zones spécifiques prédéterminées du pied correspondant à des zones de frottement et/ou de contact. De telles zones sont bien souvent des zones à risque pour des lésions du pied. Advantageously, the temperature sensors are each positioned on the substrate at specific locations to measure temperatures in predetermined areas of the foot corresponding to zones of friction and/or contact. Such areas are often at risk for foot injuries.
De préférence, les capteurs de température sont positionnés selon une zone du talon, une zone médio-pied, une zone des têtes métatarsiennes, une zone des orteils. Preferably, the temperature sensors are positioned according to a zone of the heel, a zone of the midfoot, a zone of the metatarsal heads, a zone of the toes.
Avantageusement, chaque alvéole est dimensionnée pour recevoir un capteur de température sans que le capteur ne soit en contact avec les parois latérales de l’alvéole. Advantageously, each cell is sized to receive a temperature sensor without the sensor being in contact with the side walls of the cell.
On comprend ici qu’il est préférable que la mousse n’entre pas en contact avec les capteurs afin de ne pas influencer les prises de mesures. Chaque alvéole présente donc des dimensions supérieures aux dimensions du capteur de température. Par exemple, l’alvéole présente une forme tubulaire avec un diamètre de la base du cylindre supérieur à la largeur du capteur de température et une hauteur légèrement supérieure ou égale à la hauteur du capteur de température. De préférence, la mousse alvéolée présente au niveau de chaque alvéole une épaisseur légèrement supérieure à la hauteur du capteur de température de manière à ce que le capteur ne dépasse pas de la surface du trou débouchant de l’alvéole. It is understood here that it is preferable for the foam not to come into contact with the sensors in order to avoid influencing the measurements. Each cell therefore has dimensions larger than the dimensions of the temperature sensor. For example, the cell has a tubular shape with a base diameter greater than the width of the temperature sensor and a height slightly greater than or equal to the height of the temperature sensor. Preferably, the foam with a honeycomb structure has a thickness at each cell slightly greater than the height of the temperature sensor so that the sensor does not protrude from the surface of the hole opening from the cell.
Cette configuration permet d’avoir les capteurs de température au plus près de la face plantaire du pied pour acquérir la meilleure mesure possible de la température, sans pour autant venir en contact avec le pied pour éviter toute blessure. This configuration allows the temperature sensors to be as close as possible to the plantar surface of the foot to acquire the best possible temperature measurement, without coming into contact with the foot to avoid any injury.
Dans un mode de réalisation particulier, les capteurs de températures présentent une hauteur de 1 mm environ tandis que la mousse alvéolée présente au niveau des alvéoles une épaisseur d’environ 3 mm. In a particular embodiment, the temperature sensors have a height of approximately 1 mm while the honeycomb foam has a thickness of approximately 3 mm at the level of the cells.
On comprend donc bien ici qu’avec un rapport de 1/3, les capteurs sont en retrait dans les alvéoles par rapport à la face supérieure de la mousse. It is therefore clear here that with a ratio of 1/3, the sensors are set back in the cells compared to the upper surface of the foam.
On notera en outre qu’en mesurant la température sur le dessus, on réalise la mesure aussi loin que possible des broches du circuit intégré pour éviter réchauffement parasite et obtenir une mesure fiable et précise. It should also be noted that by measuring the temperature on the top, the measurement is taken as far away as possible from the pins of the integrated circuit to avoid parasitic heating and obtain a reliable and accurate measurement.
Avantageusement, chaque capteur de température est centré dans l’alvéole qui lui est associée. Dans un exemple de réalisation avantageux, la semelle comprend en outre une couche protectrice. Advantageously, each temperature sensor is centered in its associated cavity. In one advantageous embodiment, the base also includes a protective layer.
Cette couche protectrice comprend un enrobage des capteurs de température par un matériau thermiquement conducteur et isolant électriquement. L’enrobage remplit au moins partiellement les alvéoles de manière à noyer les capteurs. This protective layer consists of a coating of the temperature sensors made of a thermally conductive and electrically insulating material. The coating at least partially fills the cells so as to encase the sensors.
Le matériau utilisé peut se présenter sous la forme d’un gel siliconé. The material used may be in the form of a silicone gel.
Dans une variante, la couche protectrice comprend un enrobage des capteurs par un gel siliconé remplissant au moins partiellement les alvéoles. On parle aussi de « potting ». In one variant, the protective layer includes a coating of the sensors with a silicone gel that at least partially fills the cells. This is also known as "potting".
Par exemple, un silicone se présentant sous la forme d’un gel est appliqué pour remplir au moins partiellement chacune des alvéoles et venir enrober les capteurs. For example, a silicone in the form of a gel is applied to at least partially fill each of the alveoli and coat the sensors.
Le principe réside donc ici dans un enrobage des capteurs dans un matériau (par exemple un gel siliconé) jouant le rôle de conducteur thermique et d’isolant électrique. The principle here therefore lies in coating the sensors in a material (for example a silicone gel) acting as a thermal conductor and electrical insulator.
L’utilisation d’un tel matériau assure : a) une conduction thermique pour obtenir une bonne mesure de la température du pied de l’utilisateur ; et b) une isolation électrique pour éviter toute interférence avec les autres capteurs et avec la carte électronique. The use of such a material ensures: a) thermal conduction to obtain a good measurement of the user's foot temperature; and b) electrical insulation to avoid any interference with other sensors and with the electronic board.
Dans une variante, la couche de protectrice intègre en outre des particules métalliques favorisant la conductivité thermique. Avantageusement, la semelle comporte en outre une couche textile de recouvrement configurée pour recouvrir la couche protectrice, ladite couche textile de recouvrement comprenant un tissu thermo-conducteur configuré pour laisser passer la température mais pas l’humidité afin de garantir un confort du port de la semelle tout en permettant une bonne mesure de la température. Cette couche textile de recouvrement sert à garantir le confort du port de la semelle avec lequel le pied sera en contact In one variant, the protective layer also incorporates metallic particles that promote thermal conductivity. Advantageously, the sole also includes a textile cover layer configured to cover the protective layer. This textile cover layer comprises a thermally conductive fabric designed to allow heat to pass through but not moisture, thus ensuring comfortable wear while allowing for accurate temperature measurement. This textile cover layer serves to guarantee comfortable wear of the insole with which the foot will be in contact.
De préférence, la couche protective comprend en outre l’adjonction d’un silicone adhésif et recouvrant ladite face supérieure de la mousse alvéolée et assurant un assemblage par collage de la couche de textile de recouvrement avec la couche intermédiaire. Preferably, the protective layer further includes the addition of an adhesive silicone covering the upper face of the honeycomb foam and ensuring bonding of the covering textile layer with the intermediate layer.
Dans cette variante, on vient donc enduire la surface de la mousse alvéolée par un silicone adhésif. On parle également d’enduction siliconée. In this variation, the surface of the open-cell foam is coated with an adhesive silicone. This is also referred to as silicone coating.
Cette première enduction recouvrant la face supérieure de la mousse alvéolée permet d’homogénéiser la surface de la mousse et notamment sa dureté (appelée Shore), ce qui en améliore le confort pour l’utilisateur. This first coating covering the top surface of the open-cell foam helps to homogenize the surface of the foam and in particular its hardness (called Shore), which improves user comfort.
De préférence, la face inférieure de la couche textile de recouvrement est également enduite par un silicone. Cette deuxième enduction siliconée permet d’agir avec la première enduction de silicone adhésif pour assurer un assemblage de la couche textile avec la mousse alvéolée. Avantageusement, la couche technique comprend en face intérieure du substrat souple des éléments de rigidification, encore appelés stiffeners, positionnés sous chacun des capteurs de température et éventuellement des autres composants électroniques afin de réduire les différentes contraintes mécaniques appliquées sur les capteurs et ses éventuels autres composants lors de la marche de l’utilisateur par exemple. Preferably, the underside of the textile cover layer is also coated with silicone. This second silicone coating works in conjunction with the first adhesive silicone coating to ensure bonding of the textile layer to the open-cell foam. Advantageously, the technical layer includes stiffening elements, also called stiffeners, on the inner face of the flexible substrate. These stiffeners are positioned under each of the temperature sensors and any other electronic components to reduce the various mechanical stresses applied to the sensors and other components, for example, during user movement.
La présence de ces éléments venant se placer sous la carte électronique (PCB flex) au niveau des capteurs et des autres composants électroniques permet de rigidifier ces éléments afin de les protéger contre les diverses contraintes mécaniques appliquées. The presence of these elements, which are placed under the electronic board (PCB flex) at the level of the sensors and other electronic components, makes it possible to stiffen these elements in order to protect them against the various mechanical stresses applied.
Avantageusement, la semelle selon la présente invention comprend une couche mécanique placée sous la couche technique, ladite couche mécanique étant configurée pour fournir une fonction orthopédique à la semelle. Une telle couche mécanique présente de préférence une forme configurée afin d’optimiser le fonctionnement et les performances du pied dans un cycle de marche. Advantageously, the sole according to the present invention comprises a mechanical layer placed beneath the technical layer, said mechanical layer being configured to provide an orthopedic function to the sole. Such a mechanical layer preferably has a shape configured to optimize the function and performance of the foot during a gait cycle.
Avantageusement, la couche mécanique comprend en face supérieure une pluralité d’empreintes servant de logements aux éléments de rigidification. Advantageously, the mechanical layer includes on its upper face a plurality of indentations serving as housings for the stiffening elements.
Avantageusement, la carte électronique est alimentée par un système d’énergie du type harvesting comprenant des capteurs MFC (pour « Macro Fiber Composite » ou composite de micri-fibres) mettant en œuvre des éléments piézoélectriques qui, en se déformant, sont aptes à générer de l’électricité par exemple lorsqu'ils sont soumis à une contrainte mécanique, telle que par exemple une compression ou une flexion lors de la marche. Advantageously, the electronic board is powered by a harvesting-type energy system including MFC sensors (for "Macro Fiber Composite" or composite of microfibres) employing piezoelectric elements which, by deforming, are capable of generating electricity, for example when subjected to mechanical stress, such as compression or bending during walking.
La présence de ce système d’alimentation confère une bonne autonomie au système. The presence of this power supply system gives the system good autonomy.
On notera ici que des simulations ont démontré qu’avec 3800 pas, il est possible d’obtenir une autonomie de 2 à 3 jours. It should be noted here that simulations have shown that with 3800 steps, it is possible to obtain a battery life of 2 to 3 days.
Préférentiellement, l’énergie électrique générée par la déformation des éléments piézoélectriques est stockée dans une micro-batterie de technologie Lithium-ion solide rechargeable. Preferably, the electrical energy generated by the deformation of the piezoelectric elements is stored in a rechargeable solid-state Lithium-ion micro-battery.
Ce type de batterie présente plusieurs avantages : This type of battery has several advantages:
Faible espace occupé : Dimension de 4, 5x3x2 mm, Small footprint: Dimensions of 4.5x3x2 mm,
Bon compromis densité d’énergie et pic de courant disponible, A good compromise between energy density and available peak current,
Recharge à tension constante (simplicité du circuit de charge), Constant voltage charging (simplicity of the charging circuit),
Batterie de 100 pAh à 500 pAh permettant des pics de courant de plusieurs dizaines de mA pdt 100 ms, 100 pAh to 500 pAh battery allowing current peaks of several tens of mA for 100 ms.
Possibilité de mettre les micro-batteries en parallèle Possibility of connecting the micro-batteries in parallel
Pas d’explosion possible (car état solide), pas de matériau toxique ou de matériau rare. Avantageusement, il est possible également de prévoir une pile bouton de technologie Lithium- dioxyde de manganèse non rechargeable ayant une capacité d’environ 230 mAh @3.0 V pour alimenter tout le système et atteindre une autonomie minimum de 12 mois. No explosion possible (because it is in a solid state), no toxic or rare materials. Advantageously, it is also possible to use a non-rechargeable lithium-manganese dioxide button cell with a capacity of approximately 230 mAh @3.0 V to power the entire system and achieve a minimum autonomy of 12 months.
Avantageusement, la carte électronique comprend des moyens de communication sans fil aptes à communiquer avec un terminal de communication pour transmettre de façon périodique ou continue les données de mesure réalisées par chacun des capteurs de température. Advantageously, the electronic board includes wireless communication means capable of communicating with a communication terminal to transmit periodically or continuously the measurement data taken by each of the temperature sensors.
De préférence, il est possible de prévoir une antenne BLE (pour « Bluetooth Low Energy ») imprimée sur le PCB flex, une telle antenne permet au terminal de communication de l’utilisateur de : détecter la présence de la semelle et de pouvoir s'y associer (ADVERTISING BLE) ; se connecter à la semelle pour que les informations mesurées soient remontées au terminal de communication qui ensuite fait passerelle afin de transmettre ces informations à la plateforme de télésurveillance ; mettre à jour le Firmware du dispositif par OTA (Over The Air) BT via l'application installée sur le terminal de communication ; remonter l'information de batterie de la semelle ; et configurer certains paramètres de la semelle Dans un mode de réalisation avantageux, les capteurs de température sont reliés électriquement à la carte électronique par des pistes conductrices réalisées dans un matériau flexible et s’étirant dans la longueur en formant une succession de boucles ouvertes en forme de Q présentant des découpes dans le PCB Flex Preferably, a BLE (Bluetooth Low Energy) antenna can be printed on the flexible PCB. This antenna allows the user's communication terminal to: detect the presence of the insole and pair with it (Advertising BLE); connect to the insole so that the measured data is transmitted to the communication terminal, which then acts as a gateway to transmit this information to the remote monitoring platform; update the device's firmware via OTA (Over The Air) BT using the application installed on the communication terminal; retrieve the insole's battery level; and configure certain insole parameters. In an advantageous embodiment, the temperature sensors are electrically connected to the electronic board by conductive tracks made of a flexible material and extending lengthwise to form a succession of open Q-shaped loops with cutouts in the flexible PCB.
La configuration de ces pistes confère une souplesse supplémentaire à la carte qui lui permet de résister à toutes les contraintes mécaniques liées à la marche : la torsion, la flexion, la traction, la compression et le cisaillement. The configuration of these tracks gives the card additional flexibility which allows it to withstand all the mechanical stresses related to walking: torsion, bending, traction, compression and shear.
Avantageusement, les capteurs de températures sont des capteurs de température de grade clinique selon la norme ASTM El 12 et la norme ISO 80601-2-56 qui sont configurés pour réaliser une mesure de la température avec une précision de 0.1°C. Advantageously, the temperature sensors are clinical grade temperature sensors according to ASTM El 12 and ISO 80601-2-56 which are configured to perform temperature measurement with an accuracy of 0.1°C.
On notera que les capteurs de température sélectionnés présentent de façon non-limitative les avantages suivants : It should be noted that the selected temperature sensors offer, but are not limited to, the following advantages:
- une faible consommation énergétique lors de la prise de mesure (3.5-pA), et une consommation extrêmement faible lorsqu’ils sont en état de veille (150-nA) ; - low energy consumption during measurement (3.5-pA), and extremely low consumption when in standby mode (150-nA);
- une précision de 0, 1°C sur une plage de température allant de 5° à 50° Avantageusement, la carte électronique comprend un accéléromètre associé à un odomètre configuré pour détecter les mouvements et la marche de l’utilisateur. - an accuracy of 0.1°C over a temperature range of 5° to 50° Advantageously, the electronic board includes an accelerometer associated with an odometer configured to detect the user's movements and walking.
L’ accéléromètre doit permettre la détection des mouvements du pied de l’utilisateur. The accelerometer must allow the detection of the user's foot movements.
L’ odomètre doit quant à lui permettre la détection de la position et de l’orientation du pied.The odometer, for its part, must allow the detection of the position and orientation of the foot.
L’homme du métier comprendra ici que le paramétrage de ces composants et la tolérance de détection des mouvements dépendent ici du cas d’usage de détection choisi afin que les remontées des informations de température soient réalisées de manière pertinente et optimisée. Il est par exemple inutile que le dispositif soit en fonctionnement normal durant la nuit. Ce dernier peut en effet se mettre en veille profonde et se réveiller uniquement lorsque par exemple l’accéléromètre/odomètre émet une interruption à la suite d’une détection de mouvement avérée. Those skilled in the art will understand that the configuration of these components and the motion detection tolerance depend on the chosen detection use case to ensure that temperature data is reported in a relevant and optimized manner. For example, it is unnecessary for the device to operate normally during the night. It can enter deep sleep mode and only wake up when, for instance, the accelerometer/odometer sends an interrupt following a confirmed motion detection.
Avantageusement, la carte électronique comprend un résinage sur toute ou partie des composants électroniques dont elle est constituée. Advantageously, the electronic board includes a resin coating on all or part of the electronic components of which it is made.
Ainsi, les composants électroniques de la carte électronique sont résinés, ce qui assure leur protection et leur intégrité, mais évite également les blessures du pied de l’utilisateur en cas de déchirure du revêtement textile et de la mousse alvéolée. Thus, the electronic components of the electronic board are resin-coated, which ensures their protection and integrity, but also prevents injuries to the user's foot in case of tearing of the textile covering and the honeycomb foam.
Corrélativement, l’objet de la présente invention porte selon un deuxième aspect sur un article chaussant intégrant une semelle telle que décrite ci -dessus. Ainsi, par ses différentes caractéristiques techniques structurelles et fonctionnelles, la présente invention propose une conception innovante intégrant une électronique embarquée capable de surveiller de façon fiable et précise la température du pied (par exemple pour détecter la présence de lésions du type ulcères) tout prenant en considération l’anatomie du pied et la cinématique de ses déformations biomécaniques naturelles pour améliorer le confort du porteur. Correspondingly, the object of the present invention relates, according to a second aspect, to a footwear article incorporating a sole as described above. Thus, through its various structural and functional technical characteristics, the present invention proposes an innovative design integrating embedded electronics capable of reliably and accurately monitoring foot temperature (for example, to detect the presence of lesions such as ulcers) while taking into consideration the anatomy of the foot and the kinematics of its natural biomechanical deformations to improve the wearer's comfort.
Description des figures annexées Description of the attached figures
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci- dessous, en référence aux figures 1 à 7 annexées qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquelles : Other features and advantages of the present invention will become apparent from the description below, with reference to the attached Figures 1 to 7, which illustrate an example of an embodiment without being limiting in any way, and on which:
[Fig l] [Fig l]
La figure 1 représente une vue éclatée en perspective d’une semelle selon un exemple de réalisation de la présente invention. Figure 1 represents an exploded perspective view of a sole according to an example of an embodiment of the present invention.
[Fig-2] [Fig-2]
La figure 2 représente une vue de dessus de la face supérieure de la mousse alvéolée assemblée à la couche technique et recouverte de l’enduction siliconée. Figure 2 shows a top view of the upper face of the open-cell foam assembled to the technical layer and covered with the silicone coating.
[Fig.3] [Fig.3]
La figure 3 représente une coupe transversale d’une section d’une semelle conforme à la figure 1. Figure 3 represents a cross-section of a footing conforming to Figure 1.
[Fig.4] [Fig.4]
La figure 4 représente une vue à plat de la face supérieure de la couche technique comprenant la carte électronique dotée des capteurs de températures et réalisée sur un substrat de type PCB flex. Figure 4 shows a flat view of the top face of the technical layer comprising the electronic board with temperature sensors and made on a flexible PCB substrate.
[Fig.5] [Fig. 5]
La figure 5 représente une vue à plat de la face inférieure de la couche technique comprenant des éléments de rigidifi cation de type stiffeners. Figure 5 represents a flat view of the underside of the technical layer including stiffener-type stiffening elements.
[Fig.6] [Fig.6]
La figure 6 représente une vue à plat de la face supérieure de la couche mécanique comprenant des empreintes pour la réception des éléments de rigidification. Figure 6 shows a flat view of the top face of the mechanical layer including indentations for receiving the stiffening elements.
[Fig-7] [Fig-7]
La figure 7 représente une vue à plat d’un autre exemple de réalisation de la carte électronique sur un substrat de type PCB flex. Description détaillée Figure 7 shows a flat view of another example of the implementation of the electronic board on a flexible PCB substrate. Detailed description
Une semelle intérieure selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention va maintenant être décrite dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 7.An insole according to an advantageous embodiment of the present invention will now be described in what follows with joint reference to figures 1 to 7.
Dans le mode de réalisation décrit ici, on prend l’exemple d’une application visant à surveiller la température entre les deux pieds d’un patient diabétique afin de détecter de façon précoce l’apparition de lésions. In the embodiment described here, we take the example of an application aimed at monitoring the temperature between the two feet of a diabetic patient in order to detect the early appearance of lesions.
On comprend ici qu’il s’agit d’un exemple d’application parmi d’autres et qu’il est possible d’envisager d’utiliser la semelle selon l’invention pour d’autres applications comme par exemple la détection de la répartition des charges sur le pied pour réduire les troubles musculosquelettiques ou encore la détection des échauffements anormaux sous le pied pour par exemple réduire le risque de blessure chez un sportif. It is understood here that this is one example of application among others and that it is possible to consider using the sole according to the invention for other applications such as, for example, detecting the distribution of loads on the foot to reduce musculoskeletal disorders or detecting abnormal heating under the foot to, for example, reduce the risk of injury in an athlete.
Pour mémoire, comme énoncé précédemment en préambule, les personnes diabétiques présentent un risque accru de lésions au niveau des pieds qui peuvent se compliquer pour devenir des d’ulcères. Ces complications peuvent être dues à une mauvaise circulation du sang dans les artères des membres inférieurs, et sont aussi favorisées par une diminution de la sensibilité au niveau des pieds. As mentioned earlier, people with diabetes have an increased risk of foot lesions that can develop into ulcers. These complications can be caused by poor blood circulation in the arteries of the lower limbs and are also exacerbated by decreased sensation in the feet.
Dans les cas les plus graves, ces complications peuvent nécessiter une hospitalisation prolongée et parfois aboutir à une amputation. In the most serious cases, these complications may require prolonged hospitalization and sometimes lead to amputation.
Il est donc important de pouvoir détecter le plus en amont possible l’apparition d’une lésion annonciatrice d’ulcère pour améliorer la prise en charge médicale et éviter l’amputation. It is therefore important to be able to detect the appearance of a lesion that is a precursor to an ulcer as early as possible in order to improve medical care and avoid amputation.
Les solutions de l’art antérieure ne sont pas satisfaisantes : elles sont complexes à fabriquer, ne sont pas adaptées pour favoriser la marche, ne permettant pas toute une mesure en continu, et offrent peu d’autonomie. Previous solutions are not satisfactory: they are complex to manufacture, are not suitable for promoting walking, do not allow for continuous measurement, and offer little autonomy.
Concevoir une semelle intérieure comprenant une électronique embarquée spécifiquement conçue pour favoriser la surveillance de la température entre les deux pieds d’un patient tout en respectant l’anatomie du pied et en réduisant la consommation énergétique est un des objectifs de la présente invention. One of the objectives of the present invention is to design an insole incorporating embedded electronics specifically designed to facilitate temperature monitoring between a patient's two feet while respecting foot anatomy and reducing energy consumption.
Ceci est rendu possible dans l’exemple qui va suivre. This is made possible in the following example.
Dans l’exemple décrit ici, et comme illustré notamment en figures 1 et 3, on prévoit une semelle intérieure 100 comprenant une structure multicouche. In the example described here, and as illustrated in particular in figures 1 and 3, an insole 100 is planned comprising a multi-layer structure.
Une telle structure multicouche se présente sous la forme d’un complexe avec plusieurs couches fonctionnelles superposées les unes sur les autres. Such a multilayered structure takes the form of a complex with several functional layers superimposed on one another.
La combinaison de ces couches est caractéristique de la présente invention. The combination of these layers is characteristic of the present invention.
La première couche 10, dite couche technique, intègre l’électronique embarquée de la semelle. Cette couche 10 illustrée notamment en figures 4 et 5 constitue la couche principale dans laquelle réside le concept inventif de l’invention. The first layer 10, known as the technical layer, integrates the embedded electronics of the sole. This layer 10, illustrated in particular in figures 4 and 5, constitutes the main layer in which the inventive concept of the invention resides.
En effet, l’un des challenges techniques résolus ici par la présente invention a été de concevoir une semelle connectée intégrant une électronique miniaturisée qui n’altère pas le confort de l’utilisateur et qui offre une bonne autonomie. Ceci diffère des solutions existantes qui proposent une électronique à la fois consommatrice d’énergie, encombrante et complexe, rendant la semelle lourde, épaisse, et inconfortable pour le patient. Indeed, one of the technical challenges solved by this invention was to design a connected insole incorporating miniaturized electronics that does not compromise user comfort and offers good battery life. This differs from existing solutions that use energy-intensive, bulky, and complex electronics, making the insole heavy, thick, and uncomfortable for the patient.
Dans l’exemple décrit ici, cette carte électronique 11 est réalisée sur un substrat souple, de préférence ici un PCB flex (PCB pour « Printed Circuit Board »). In the example described here, this electronic board 11 is made on a flexible substrate, preferably here a flexible PCB (PCB for "Printed Circuit Board").
Ce PCB flex sert de structure de support mécanique et électronique et améliore les connexions électriques et physiques des composants tout en permettant une transmission efficace des signaux et une bonne distribution de l'énergie. This flexible PCB serves as a mechanical and electronic support structure and improves the electrical and physical connections of the components while allowing efficient signal transmission and good power distribution.
Ce PCB flex offre par ailleurs une solution optimale pour conférer à la semelle la souplesse et la flexibilité nécessaire à la déformation de la semelle lors des déplacements de l’utilisateur. On notera enfin que ce PCB flex confère une bonne résistance mécanique. This flexible PCB also offers an optimal solution for giving the sole the suppleness and flexibility necessary for its deformation during the user's movements. Finally, it should be noted that this flexible PCB provides good mechanical resistance.
Le concept sous-jacent sur lequel repose la présente invention est l’implémentation d’une solution n’exploitant que les données relatives à la température. En effet, les semelles connectées connues de l’art antérieur exploitaient jusqu’à présent des données relatives principalement à la pression exercée sous le pied. Ces données de pression étaient parfois combinées avec des données relatives à la température. The underlying concept of the present invention is the implementation of a solution that uses only temperature data. Indeed, previously known connected insoles primarily used data related to the pressure exerted under the foot. This pressure data was sometimes combined with temperature data.
Le Demandeur observe qu’en aucun cas, il n’a été envisagé jusqu’à présent de solution de semelle exploitant uniquement la température du pied. The Applicant notes that under no circumstances has a sole solution exploiting only foot temperature been considered so far.
Or, après de nombreux tests, il s’est avéré qu’une telle approche avec les données de température uniquement permettait de détecter avec précision l’apparition de lésions sous le pied. However, after numerous tests, it turned out that such an approach with temperature data only made it possible to accurately detect the appearance of lesions under the foot.
Ainsi, la carte électronique 11 prévue dans le cadre de la présente invention intègre des capteurs de température 13. Ces capteurs 13 sont prévus sur la face supérieure 10a de la couche technique de manière à être orientés en regard de la face inférieure du pied et ainsi mesurer la température sous le pied. Thus, the electronic card 11 provided for in the context of the present invention incorporates temperature sensors 13. These sensors 13 are provided on the upper face 10a of the technical layer so as to be oriented with regard to the lower face of the foot and thus measure the temperature under the foot.
Comme illustré en figure 4, les capteurs de température 13 sont positionnés selon des emplacements déterminés pour mesurer des températures dans des zones spécifiques prédéterminées du pied correspondant à des zones à risque pour des lésions du pied, à savoir ici par exemple la zone du talon 14a, la zone des têtes métatarsiennes 14b, la zone des orteils 14c et la zone médio-pied 14d. Ces zones 14a, 14b, 14c et 14d constituent les zones de frottements et d’appui les plus fréquents. Ce sont donc ces zones sur lesquelles les risques de lésions et d’ulcération sont les plus forts. Dans l’exemple décrit ici, ces capteurs sont au nombre de dix-neuf. As illustrated in Figure 4, the temperature sensors 13 are positioned in predetermined locations to measure temperatures in specific predetermined areas of the foot corresponding to areas at risk for foot injuries, namely here for example the heel area 14a, the metatarsal head area 14b, the toe area 14c and the midfoot area 14d. Zones 14a, 14b, 14c, and 14d represent the most frequent areas of friction and pressure. Therefore, these are the areas where the risks of injury and ulceration are highest. In the example described here, there are nineteen such sensors.
Bien évidemment, on comprendra que ce nombre peut varier (augmenter ou diminuer) en fonction de la précision recherchée. Of course, it will be understood that this number can vary (increase or decrease) depending on the desired precision.
Dans l’exemple décrit ici, il a été sélectionné des capteurs de température 13 de grade clinique selon la norme ASTM El 12 et/ou la norme ISO 80601-2-56 pour réaliser une mesure de la température avec une précision de 0.1 °C ; de préférence les capteurs sont configurés pour qu’une telle précision soit atteinte sur une plage allant de 5 à 50°C. In the example described here, clinical grade temperature sensors 13 according to ASTM El 12 and/or ISO 80601-2-56 were selected to perform a temperature measurement with an accuracy of 0.1 °C; preferably the sensors are configured so that such accuracy is achieved over a range of 5 to 50°C.
Cette couche technique 10 est couplée à une couche intermédiaire 20 qui comprend une mousse alvéolée 21. This technical layer 10 is coupled to an intermediate layer 20 which includes a honeycomb foam 21.
Cette mousse alvéolée 21 vient se superposer sur la face supérieure l ia. This 21-cell foam is superimposed on the upper face l ia.
La mousse alvéolée 21 a pour fonction d’isoler les capteurs 13 entre eux pour éviter toute interférence électrique et électromagnétique entre les capteurs 13. The function of the honeycomb foam 21 is to isolate the sensors 13 from each other to avoid any electrical and electromagnetic interference between the sensors 13.
Elle a également pour fonction d’améliorer le confort du patient. It also serves to improve patient comfort.
Dans l’exemple décrit ici et comme illustré en figures 1, 2 et 3, la mousse 21 comporte des alvéoles 22. On comprend ici que chaque alvéole 22 se présente sous la forme d’un trou 23 traversant la couche intermédiaire 20 de part et d’autre de la face inférieure et supérieure de la mousse. In the example described here and as illustrated in figures 1, 2 and 3, the foam 21 has cells 22. It is understood here that each cell 22 is in the form of a hole 23 passing through the intermediate layer 20 on either side of the lower and upper face of the foam.
L’emplacement des alvéoles 22 suit la répartition de l’emplacement des capteurs 13. Les alvéoles 22 sont donc chacune positionnées en regard d’un des capteurs de température 13 lorsque la couche technique 10 et la couche intermédiaire 20 sont assemblées entre elles.The location of the cells 22 follows the distribution of the location of the sensors 13. The cells 22 are therefore each positioned opposite one of the temperature sensors 13 when the technical layer 10 and the intermediate layer 20 are assembled together.
Ainsi, lors de l’assemblage des couches 10 et 20, les capteurs de température 13 viennent chacun se loger dans l’alvéole 22 qui lui est dédiée de manière à ce que chaque capteur de température 13 débouche sur la face supérieure 20a de la couche intermédiaire 20 tout en étant isolé des autres capteurs de température 13 afin d’éviter tout interférence électromagnétique entre les capteurs 13. Thus, during the assembly of layers 10 and 20, the temperature sensors 13 each fit into the cavity 22 dedicated to it so that each temperature sensor 13 opens onto the upper face 20a of the intermediate layer 20 while being isolated from the other temperature sensors 13 in order to avoid any electromagnetic interference between the sensors 13.
Dans cet exemple, les capteurs de températures 13 présentent chacun une hauteur de 1 mm environ tandis que la mousse alvéolée 21 présente au niveau des alvéoles 22 une épaisseur d’environ 3 mm de manière à ce que les capteurs 13 soit légèrement en retrait dans les alvéoles 22 par rapport à la face supérieure de la mousse, et éviter ainsi tout contact direct avec le pied. L’association de cette carte électronique 11 sur un PCB flex avec les capteurs de température 13 combinée à la mousse alvéolée 21 est caractéristique de la présente invention. In this example, the temperature sensors 13 are each approximately 1 mm high, while the convoluted foam 21 is approximately 3 mm thick at the level of the cells 22, so that the sensors 13 are slightly recessed within the cells 22 relative to the upper surface of the foam, thus preventing any direct contact with the foot. The combination of this electronic board 11 on a flexible PCB with the temperature sensors 13 and the convoluted foam 21 is characteristic of the present invention.
Il est préférable que les capteurs 13 ne soient pas en contact avec la mousse 21. On prévoit donc dans l’exemple décrit ici que chaque capteur de température 13 est centré dans l’alvéole 22 et que chaque alvéole 22 est dimensionnée pour recevoir un capteur de température 13 sans que ledit capteur 13 ne soit en contact avec les parois latérales 22a de l’alvéole 22. t Cette carte électronique 11 est instrumentée par d’autres composants électroniques. It is preferable that the sensors 13 not be in contact with the foam 21. It is therefore foreseen in the example described here that each temperature sensor 13 is centered in the cavity 22 and that each cavity 22 is dimensioned to receive a temperature sensor 13 without said sensor 13 being in contact with the lateral walls 22a of the cavity 22. t This electronic board 11 is instrumented by other electronic components.
Pour l’alimentation, il est prévu une pile du type bouton non rechargeable ayant une capacité d’environ 230 mAh @3.0 V. For power, a non-rechargeable button cell battery with a capacity of approximately 230 mAh @3.0 V is planned.
Pour améliorer l’autonomie, il est également prévu une alimentation par un système d’énergie 16 du type harvesting comprenant des capteurs MFC mettant en œuvre des éléments piézoélectriques qui, en se déformant, sont aptes à générer de l’électricité par exemple lorsqu'ils sont soumis à une contrainte mécanique, telle que par exemple une compression ou une flexion lors de la marche. To improve autonomy, a power supply is also planned by a 16-type harvesting energy system comprising MFC sensors implementing piezoelectric elements which, by deforming, are able to generate electricity for example when subjected to mechanical stress, such as compression or bending during walking.
Dans l’exemple décrit ici, il est également prévu des moyens de communication sans fil 17, du type antenne BLE (ou équivalent), pour communiquer avec un terminal de communication afin de transmettre les données de mesure réalisées par chacun des capteurs de température 13.In the example described here, wireless communication means 17, of the BLE antenna type (or equivalent), are also provided to communicate with a communication terminal in order to transmit the measurement data made by each of the temperature sensors 13.
Cette transmission dans l’exemple décrit ici se fait de façon périodique (par exemple toutes les 15 ou 30 minutes). Bien évidemment, cette périodicité peut être paramétrée selon le souhait du praticien. In the example described here, this transmission occurs periodically (for example, every 15 or 30 minutes). Of course, this frequency can be adjusted according to the practitioner's preference.
Dans l’exemple décrit ici, on prévoit l’implémentation sur la carte électronique 11 d’un accéléromètre/odomètre pour détecter les mouvements et l’orientation du pied du patient ; ceci permet de déterminer l’activité du patient (immobile ou en mouvement). In the example described here, the implementation on the electronic board 11 of an accelerometer/odometer is planned to detect the movements and orientation of the patient's foot; this makes it possible to determine the patient's activity (stationary or in motion).
Le modèle de détection utilisé pour ainsi exploiter cette donnée pour pondérer la température par exemple en cas d’activité soutenue. The detection model used to exploit this data to weight the temperature, for example in the case of sustained activity.
Il est également prévu ici un résinage sur la carte électronique et l’ensemble de ses composants électroniques, un tel résinage assure la protection et l’intégrité de ces composants et évite également les blessures du pied du patient en cas par exemple de déchirure de la mousse alvéolée 21 (ou de la couche de revêtement textile 30 décrite ci-après). Resin coating is also provided here on the electronic board and all of its electronic components; such resin coating ensures the protection and integrity of these components and also prevents injuries to the patient's foot in the event of, for example, tearing of the alveolar foam 21 (or of the textile coating layer 30 described below).
Sur la carte électronique 11, il est également caractéristique d’avoir prévu des pistes conductrices 18 qui sont réalisées dans un matériau flexible et qui s’étirent dans la longueur en formant une succession de boucles ouvertes en forme de Q. On the electronic board 11, it is also characteristic to have provided conductive tracks 18 which are made of a flexible material and which stretch lengthwise, forming a succession of open Q-shaped loops.
De telles pistes 18 sont illustrées en figures 4, 5 et 7. Such tracks 18 are illustrated in figures 4, 5 and 7.
Cette forme en Q comme on pourra le comprendre permet une déformation des pistes sans risque de rupture, ce qui améliore la flexibilité de la carte 11 et sa robustesse. This Q shape, as you will understand, allows for deformation of the tracks without risk of breakage, which improves the flexibility of the 11 card and its robustness.
Le Demandeur observe ici que de telles pistes en Q n’avaient jamais été utilisées jusqu’à présent dans une semelle pour son électronique embarquée. On notera ici que, grâce à l'utilisation de composants « Ultra Low Power » (capteurs de température, module BLE, accéléromètre, processeur), il est possible d’atteindre une autonomie de douze mois ; une telle autonomie est très appréciée par les patients qui n'ont pas à se soucier de recharger fréquemment leur dispositif comme c’est le cas actuellement avec les solutions de l’art antérieur qui offre une autonomie de deux semaines (uniquement). The Applicant observes here that such Q-shaped tracks had never been used before in a sole for its on-board electronics. It should be noted here that, thanks to the use of "Ultra Low Power" components (temperature sensors, BLE module, accelerometer, processor), it is possible to achieve a battery life of twelve months; such battery life is greatly appreciated by patients who do not have to worry about frequently recharging their device as is currently the case with prior art solutions which offer a battery life of two weeks (only).
La semelle proposée selon la présente invention améliore donc de façon significative l’expérience utilisateur avec un gain supplémentaire sur le plan du confort. The sole proposed according to the present invention therefore significantly improves the user experience with an additional gain in terms of comfort.
Ce confort est encore amélioré par une couche protectrice 30 supplémentaire qui comprend un enrobage 32 des capteurs de température 13 par un gel siliconé. This comfort is further enhanced by an additional protective layer 30 which includes a coating 32 of the temperature sensors 13 with a silicone gel.
Cet enrobage siliconé 32 est illustrée en figure 3. This silicone coating 32 is illustrated in figure 3.
Les capteurs 13 sont donc noyées dans cet enrobage siliconé 32, ce qui les protège des détériorations tout en assurant une bonne conductivité thermique pour la mesure de la température du pied et une isolation électrique par rapport au reste des composants de la carte électronique. The sensors 13 are therefore embedded in this silicone coating 32, which protects them from deterioration while ensuring good thermal conductivity for measuring foot temperature and electrical insulation from the rest of the electronic board components.
L’utilisation d’un tel gel siliconé diffère de l’état de la technique et notamment du document GB2329022 qui propose de noyer la partie inférieure du capteur dans une résine époxy. La résine époxy est connue pour ses propriétés d’isolant thermique et de conduction électrique, ce qui constitue deux propriétés physiques que l’on cherche justement ici à éviter par l’usage du gel siliconé. The use of such a silicone gel differs from the prior art, and in particular from document GB2329022, which proposes embedding the lower part of the sensor in an epoxy resin. Epoxy resin is known for its thermal insulation and electrical conductivity properties, two physical properties that are precisely what is being avoided here through the use of silicone gel.
On notera par ailleurs que, dans cet exemple, l’enrobage siliconé 32 intègre des particules métalliques favorisant la conductivité thermique. La présence de ces particules permet donc de réaliser une mesure encore plus fiable précise de la température. It should also be noted that, in this example, the silicone coating 32 incorporates metallic particles that enhance thermal conductivity. The presence of these particles therefore allows for an even more reliable and precise temperature measurement.
Dans l’exemple décrit ici, on prévoit l’utilisation d’un silicone adhésif pour permettre un assemblage par collage de la mousse alvéolée 21 avec une couche de textile de recouvrement 40. In the example described here, the use of an adhesive silicone is planned to allow the assembly by gluing of the open-cell foam 21 with a layer of covering textile 40.
Il est ainsi prévu une enduction 31 par un silicone adhésif de la face supérieure de la mousse alvéolée. It is therefore planned to coat the upper face of the honeycomb foam with an adhesive silicone.
Cette enduction siliconée 31 permet en outre d’ homogénéiser la surface de la mousse et notamment sa dureté, ce qui en améliore le confort pour le patient. This silicone coating 31 also helps to homogenize the surface of the foam and in particular its hardness, which improves patient comfort.
Cette couche de textile de recouvrement 40 qui recouvre la couche protectrice 30 est réalisée dans un tissu thermo-conducteur 41 afin de laisser passer la température mais pas l’humidité.This layer of covering textile 40 which covers the protective layer 30 is made of a thermally conductive fabric 41 in order to allow the passage of heat but not moisture.
La présence de cette couche additionnelle 40 garantit un confort du port de la semelle 100 tout en permettant une bonne mesure de la température. On prévoit ici l’utilisation du tissu Dermodry®. Bien évidemment, l’homme du métier pourra envisager l’utilisation d’un autre tissu technique présentant ces propriétés (conducteur thermique et barrière à l’humidité). The presence of this additional layer 40 guarantees comfort when wearing the sole 100 while allowing for good temperature measurement. The use of Dermodry® fabric is planned here. Of course, a person skilled in the art may consider using another technical fabric with these properties (thermal conductivity and moisture barrier).
Pour favoriser le collage de la couche textile 40 avec la mousse 20, on prévoit une deuxième enduction siliconée 42 de la face inférieure de la couche 40 pour interagir avec l’enduction siliconée 31 de la couche protectrice. To promote the bonding of the textile layer 40 with the foam 20, a second silicone coating 42 is provided on the underside of the layer 40 to interact with the silicone coating 31 of the protective layer.
Enfin, sous la couche technique 10, il est prévu une dernière couche dite mécanique 50. Finally, under the technical layer 10, a final layer called mechanical layer 50 is planned.
Dans l’exemple décrit ici, cette couche mécanique 50 fournit une fonction orthopédique à la semelle 100. In the example described here, this mechanical layer 50 provides an orthopedic function to the insole 100.
On comprend donc ici que cette couche mécanique 50 présente une forme respectant l’anatomie du pied pour en améliorer le fonctionnement lors d’une activité. We can therefore understand here that this mechanical layer 50 has a shape that respects the anatomy of the foot in order to improve its function during an activity.
Pour renforcer la solidité des composants électroniques, il est prévu en face inférieure 10b sur le substrat souple 12 des éléments de rigidification 15, encore appelés stiffeners. To reinforce the strength of the electronic components, stiffening elements 15, also called stiffeners, are provided on the lower face 10b on the flexible substrate 12.
Ces éléments 12 sont positionnés sous chacun des capteurs de température 13 afin de réduire les différentes contraintes mécaniques appliquées sur les capteurs 13 lors de la marche du patient par exemple. These elements 12 are positioned under each of the temperature sensors 13 in order to reduce the various mechanical stresses applied to the sensors 13 during the patient's walking, for example.
Ici, la couche mécanique 50 comprend en face supérieure 50a une pluralité d’empreintes 51, ou encoches, servant de logements aux éléments de rigidification 15. Here, the mechanical layer 50 includes on its upper face 50a a plurality of indentations 51, or notches, serving as housings for the stiffening elements 15.
En superposant les couches 10 et 50, les stiffeners 15 vont donc se loger dans ces encoches.By layering layers 10 and 50, the stiffeners 15 will therefore fit into these notches.
Ainsi, la présente invention prévoit la conception d’une semelle qui permet d’améliorer significativement les solutions existantes et dont les principaux avantages sont le confort, l’efficacité, la robustesse et l’autonomie : Thus, the present invention provides for the design of a sole that significantly improves existing solutions and whose main advantages are comfort, efficiency, robustness and autonomy:
Le confort est principalement obtenu par une optimisation de l’encombrement et du placement des composants. Les composants de la semelle ont été choisis de telle sorte que la semelle soit la plus fine, la plus souple et la plus légère possible. Comfort is primarily achieved through optimized size and component placement. The sole components were chosen to make the sole as thin, flexible, and lightweight as possible.
L’ efficacité est atteinte grâce à un placement précis des capteurs de température, à savoir sous les zones les plus enclines à voir apparaître un ulcère. Effectiveness is achieved through precise placement of temperature sensors, namely under the areas most prone to developing an ulcer.
L’autonomie a également été nettement améliorée en passant d’une autonomie d’environ deux semaines à une autonomie d’au minimum douze mois. Le Demandeur observe ici qu’en augmentant cette autonomie, on accroît très fortement l’observance du patient, et ainsi la prévention des complications liées au pied diabétique. Autonomy has also been significantly improved, increasing from approximately two weeks to a minimum of twelve months. The Applicant observes that increasing this autonomy greatly enhances patient adherence, thereby preventing complications related to diabetic foot.
Cette amélioration de l’autonomie est obtenue grâce à : This improved autonomy is achieved through:
- des composants comme la carte électronique et les capteurs qui consomment très peu d’énergie et qui ont des modes de consommation parfaitement optimisés. - La suppression des capteurs de pression par rapport aux solutions concurrentes- components such as the electronic board and sensors which consume very little energy and have perfectly optimized consumption modes. - The elimination of pressure sensors compared to competing solutions
- Un système d’énergie harvesting qui permet de convertir le mouvement mécanique du pied du patient en énergie. - An energy harvesting system that converts the mechanical movement of the patient's foot into energy.
Il devra être observé que cette description détaillée porte sur un exemple de réalisation particulier de la présente invention, mais qu’en aucun cas cette description ne revêt un quelconque caractère limitatif à l’objet de l’invention ; bien au contraire, elle a pour objectif d’ôter toute éventuelle imprécision ou toute mauvaise interprétation des revendications qui suivent. It should be noted that this detailed description relates to a particular embodiment of the present invention, but in no way does this description limit the scope of the invention; on the contrary, its purpose is to remove any possible inaccuracy or misinterpretation of the following claims.
On comprendra ici que la présente invention a été décrite dans l’exemple ci-dessous pour le suivi et la surveillance des pieds d’un patient diabétique. It will be understood here that the present invention has been described in the example below for the monitoring and surveillance of the feet of a diabetic patient.
On comprendra cependant que la semelle selon l’invention est adaptée au suivi d’autres personnes comme par exemple les personnes souffrant de neuropathies, d’artériopathie ou encore d’un Charcot aigu. It will be understood, however, that the insole according to the invention is suitable for monitoring other people such as, for example, people suffering from neuropathies, arteriopathy or even acute Charcot.
On pourra également envisager d’autres applications comme par exemple :Other applications could also be considered, such as:
- en permettant de détecter les échauffements anormaux de certaines zones du pied pour améliorer les performances, la récupération ou encore éviter les blessures ; ou encore- by enabling the detection of abnormal heating in certain areas of the foot to improve performance, recovery, or even prevent injuries; or
- en permettant de détecter la mauvaise répartition des charges, ceci pour réduire l’apparition de troubles musculosquelettiques (TMS). - by enabling the detection of poor load distribution, thereby reducing the occurrence of musculoskeletal disorders (MSDs).
Il devra également être observé que les signes de références mis entre parenthèses dans les revendications qui suivent ne présentent en aucun cas un caractère limitatif ; ces signes ont pour seul but d’améliorer l’intelligibilité et la compréhension des revendications qui suivent ainsi que la portée de la protection recherchée. It should also be noted that the reference symbols placed in parentheses in the following claims are in no way intended to be limiting; their sole purpose is to improve the intelligibility and understanding of the following claims and the scope of the protection sought.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FRFR2407272 | 2024-07-03 | ||
| FR2407272A FR3164101A1 (en) | 2024-07-03 | 2024-07-03 | Insole for monitoring a person's foot temperature |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2026008760A1 true WO2026008760A1 (en) | 2026-01-08 |
Family
ID=93840556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2025/068952 Pending WO2026008760A1 (en) | 2024-07-03 | 2025-07-03 | Insole for monitoring the temperature of a person's foot |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3164101A1 (en) |
| WO (1) | WO2026008760A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2329022A (en) | 1997-09-05 | 1999-03-10 | Univ Portsmouth Enterprise | Clothing mounted temperature sensor |
| US20220395229A1 (en) | 2019-11-11 | 2022-12-15 | Orpyx Medical Technologies Inc. | Physiological sensor footwear insert system and method of manufacture |
-
2024
- 2024-07-03 FR FR2407272A patent/FR3164101A1/en active Pending
-
2025
- 2025-07-03 WO PCT/EP2025/068952 patent/WO2026008760A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2329022A (en) | 1997-09-05 | 1999-03-10 | Univ Portsmouth Enterprise | Clothing mounted temperature sensor |
| US20220395229A1 (en) | 2019-11-11 | 2022-12-15 | Orpyx Medical Technologies Inc. | Physiological sensor footwear insert system and method of manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3164101A1 (en) | 2026-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6195921B1 (en) | Virtual intelligence shoe with a podiatric analysis system | |
| CA2748975C (en) | System for measuring interface pressure | |
| EP3304130B1 (en) | Alternative approach to uv sensing | |
| EP3773164A1 (en) | System for detecting a gait disorder of a user and associated methods | |
| FR3072271A1 (en) | MINIATURIZED ELECTRONIC HOUSING INTEGRABLE IN ANY SOLE | |
| CN105050490A (en) | Disposable biometric patch device | |
| JP2012505411A (en) | Foot powered footwear embedded sensor transceiver | |
| Cristiani et al. | An instrumented insole for long term monitoring movement, comfort, and ergonomics | |
| TW200838475A (en) | Leg-protection system via continuously examining the foot pressure | |
| US12483162B2 (en) | Piezo-elements for wearable devices, including fitness trackers, smart watches and the like | |
| EP3797625A1 (en) | Method and system for calculating personalized values of parameters of a sole for the design of custom-made soles | |
| FR2949659A1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING PHYSICAL FUNCTIONS OF AN INDIVIDUAL | |
| CA2967626A1 (en) | Elastic venal compression orthotic | |
| EP4152993A1 (en) | Insole and stimulation method | |
| WO2026008760A1 (en) | Insole for monitoring the temperature of a person's foot | |
| EP2607876A1 (en) | Sole for measuring plantar pressures and device for monitoring plantar pressures | |
| FR3022122A1 (en) | SOLE DEVICE COMPRISING AIR CONDITIONING MEANS | |
| CN209749940U (en) | A smart shoe and smart insole with multi-data monitoring | |
| EP1464281B1 (en) | Instrumented shoe sole and shoe with instrumented sole | |
| CN207152026U (en) | A kind of Novel healthy shoes | |
| CN216907024U (en) | Intelligent insole | |
| CN114747837A (en) | Gait correcting shoe pad | |
| FR3155580A1 (en) | Device for measuring mechanical stress in a material with a network of elongated sensors, interlaced in an elastic material and sole to detect blisters or ulcers. | |
| CN110930648A (en) | Fall alarm smart wearable device and control method thereof | |
| US20250255551A1 (en) | Monitoring and management of wearable devices |