12 Décembre – Soutenance de thèse - Luigi Di Trocchio

14 h Amphi J.P. Dom - laboratoire IMS (campus de Talence)

Récupération et transmission d'énergie pour électronique médicale intra- et extra-corporelle.

Les dispositifs médicaux électroniques sont aujourd’hui en plein essor, révolutionnant la façon de définir les soins de santé. Ainsi, ces dispositifs innovants remplacent de plus en plus l’approche pharmaceutique conventionnelle pour suivre et traiter diverses pathologies, en améliorant les résultats et en limitant les effets secondaires. Récemment, les avancements en bioélectronique ont permis la création de dispositifs médicaux intra- et extra-corporels de nouvelle génération: des dispositifs miniaturisés sont implantés directement à l’endroit souhaité, des solutions portables à même la peau permettent de suivre les paramètres corporels avec une incidence minimale sur les patients. De plus, ces dispositifs ont également la capacité de communiquer sans fils, facilitant le suivi à distance. Pour améliorer cette technologie, une des plus grandes difficultés de conception, non résolue à ce jour, est la recherche d’une approche adaptée pour alimenter ces dispositifs, puisque les batteries classiques ne sont pas optimales, en raison de leur dimension, leur poids et leur décharge dans le temps. Cette thèse propose de nouvelles solutions sans piles pour alimenter des dispositifs implantables et portables.
Concernant les dispositifs implantables, les premiers pas vers une plateforme à micro-énergie hautement intégrée et dotée de capacités de communication ont été effectués. Deux alternatives aux piles ont été sélectionnées pour alimenter ce dispositif : la récupération d’énergie sans fil et les piles à combustible biologique (biopiles). La première implique la transmission d’énergie à partir d’un émetteur vers un récepteur à travers un champ magnétique oscillant et la deuxième alternative utilise le vivant pour produire de l’énergie, en utilisant le glucose et l'oxygène, tous deux abondants dans le corps humain. Le dispositif proposé fusionne ces deux technologies dans un seul objet, présentant à la fois les fonctionnalités de l’antenne et de l'électrode, permettant ainsi une forte miniaturisation du dispositif en constituant un système d'alimentation hybride. Concernant les dispositifs portables, des capteurs passifs à identification par ultra haute fréquence (UHF-RFID) sont proposés avec une application sur des rongeurs de laboratoire et à la santé humaine.
Dans ce travail, la technologie implantable hybride a été validée avec succès.  Les améliorations de la structure à partir d’une conception simple ont été définies et ont permis d’améliorer l’efficacité du lien sans fil. Ces solutions réduisent l’effet des pertes diélectriques associées au milieu corporel, bien qu’elles gardent le contact entre l’antenne/électrode et les tissus. De plus, quatre capteurs RFID portables ont été développés pour suivre en continu une biopile implantée dans un rat de laboratoire, qui a conduit au monitoring d’une biopile in-vivo pendant près de 24 heures. Enfin, un dispositif pour utilisation cutanée, passif, à très faible coût et permettant de suivre l’évolution de la température a été conçu et développé en utilisant du carton ondulé comme support. Ce dispositif permet le suivi de température corporelle,  et peut par exemple trouver des applications dans les pays en développement, en cas d’urgence et d’épidémies.

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