08 Avril – Soutenance de thèse - Justine Guedey

10 h Amphi Jean-Paul Dom - laboratoire IMS (bâtiment A31)

Contribution à l’étude d’un réseau sans fil intracorporel.

Un suivi médical constant peut réduire considérablement les risques de décès brutal (maladies cardio-vasculaires, AVC, etc). Une collecte à la minute d'un nombre limité de signaux biologiques est suffisante pour corréler des modèles prédictifs qui permettent d'anticiper des états de santé critiques. On peut énumérer le rythme cardiaque, la tension artérielle, la concentration de glucose, le taux d'oxygène dans le sang, la température, etc. Ces données doivent être mesurées, converties et transmises de façon transparente et non-coûteuse en termes d'encombrement d'espace et d'invasion corporelle. On se propose d'étudier des objets communicants aux interfaces entre l'électronique et la biologie. Nous l'appellerons l'internet de l'Humain (Internet of Human, IoH). La réponse à cette problématique est de placer un réseau de capteurs implantables. Ces capteurs transforment une donnée vitale par le biais d'un système micro/nano-mécanique (MEMS/NEMS) en signaux qui doivent être transmis au travers et à l'extérieur du corps humain. La transmission des informations de ces capteurs dans le corps humain est le sujet principal de cette étude. Cette transmission est particulière car le corps est un milieu hétérogène et vivant. Les ondes électromagnétiques hautes fréquences ne sont pas forcément bien adaptées au corps humain, car ce dernier est composé de 60-70 % d'eau. L'eau n'est pas compatible avec les hautes fréquences ni avec la propagation des ondes électromagnétiques. Ainsi, l'innovation dans les communications intracorporelles consiste à tirer profit du corps humain de façon non-conventionnelle. Des recherches ont été menées dans le cadre du projet européen ULTRASponder de 2008 à 2012, visant à se servir des ultrasons pour charger des capteurs embarqués dans le corps humain. Les résultats de ces investigations sont disponibles en ligne à http://www.ultrasponder.org/. Ces travaux sont une bonne base bibliographique pour illustrer la problématique de ce sujet. L'objectif de la thèse est la démonstration et la caractérisation d'un lien ultrasonique dans un milieu biologique vivant. La propagation ultrasonique est mieux adaptée. Elle fait écho à la communication des sous-marins dans un milieu aquatique. Elle est basse fréquence, non rayonnante, et sécurisée (restreinte au seul corps humain sans propagation externe). La propagation ultrasonique a une atténuation 2 fois moindre que la propagation radiofréquence dans le corps humain. Nous souhaitons caractériser avec précision la méthode et l'appariement d'une propagation ultrasonique dans un milieu biologique. Pour cela, nous envisageons de développer un démonstrateur type COTS pour une cartographie tridimensionnelle d'une communication ultrasonique entre 0 et 10MHz avec signal modulé dans un échantillon biologique (inerte puis sous fluides). On définira les spécifications suivantes : consommation de puissance, débit de données (bande passante, type de modulation), facilité d'interfaçage électromécanique (fiabilité du capteur et de la transmission). L'axe central de cette thèse est de mettre en commun les connaissances issues de mondes très différents pour aboutir à la spécification de ce système et à l'élaboration d'un prototype de démonstration (non-intégré ou intégré).

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