Cardiosaw : Capteurs Sans Fil à Ondes élastiques - Nancy, France - Institut Jean Lamour

Description

**CARDIOSAW : Capteurs sans fil à ondes élastiques de surface pour la mesure de la pression intraventriculaire**:

- Réf **ABG-121176**
- Sujet de Thèse- 13/03/2024- Contrat doctoral- Institut Jean Lamour- Lieu de travail- Nancy - Grand Est - France- Intitulé du sujet- CARDIOSAW : Capteurs sans fil à ondes élastiques de surface pour la mesure de la pression intraventriculaire- Champs scientifiques- Sciences de l'ingénieur
- Santé, médecine humaine, vétérinaire

**Description du sujet**:

- La pression intraventriculaire est une donnée fondamentale pour un grand nombre de pathologies cardiaques [1]. Pour les dispositifs de mesure implantables, la gestion de l'énergie est cruciale et la nécessité de changer/recharger les batteries est un véritable problème. Pour cette raison, des dispositifs sans fil et sans batterie, comme le système CARDIOMEMS [2] présente un intérêt clair, mais ce dernier est très cher, encombrant et avec une portée d'interrogation faible.- Dans ce contexte, les capteurs à ondes élastiques de surface (SAW), qui sont sans fil, sans batterie et interrogeables jusqu'à plusieurs mètres en champ lointain grâce à des interrogateurs dédiés sont particulièrement attractifs. Leur intérêt a déjà été démontré dans le cadre de l'électronique sur peau [3]. Les mesures de pression sont réalisées grâce à un dispositif à membrane déformable avec une chambre de référence. La déformation de la membrane impacte la géométrie du capteur ainsi que la vélocité de l'onde, ce qui est détecté par un changement de fréquence ou de délai [4]. Dans le passé, les mesures SAW sans fil dans les milieux à fortes pertes électromagnétiques était ardues, mais les progrès récents, notamment des interrogateurs sans fil, a rendu les mesures possibles en milieu aqueux [5] ou celui du corps humain [6].- La rupture proposée ici réside dans l'utilisation de substrats composites de type piézoélectriques sur isolants POI [7],[8] qui constituent une révolution dans le domaine comparé aux substrats piézoélectriques massifs. Parmi leurs nombreux avantages, ils permettent l'obtention de meilleurs facteurs de qualité, coefficients de couplage électromagnétique, et donc un meilleur niveau de signal rétrodiffusé et une meilleure portée. Pour les capteurs de pression, ils pourront permettre la réalisation de membranes, tout en gardant un effet POI grâce à un usinage de volume maitrisé. En addition d'une rupture claire sur le capteur, le projet mettra en œuvre des antennes ultra-conformables et étirables innovantes [3] sur élastomère, ce qui permettra une implantation harmonieuse.- Le principal résultat attendu est la production d'un démonstrateur performant, _ex vivo_, d'un capteur de pression SAW sans fil dans un milieu fortes pertes.- Profil et environnement de travail- Le profil recherché est un(e) master/ingénieur(e) spécialisé(e) dans un ou plusieurs des domaines suivants : mécanique, physique appliquée, microsystèmes, microtechnologies, électronique, RF, passionné(e) par le domaine biomédical et la recherche pluridisciplinaire.- Ce sujet de doctorat comporte des composants théoriques et expérimentaux:
- Modélisation mécanique du capteur, microfabrication de microcapteurs sur membranes en salle blanche, réalisation d'un banc de test de pression. Selon les compétences, les aspects d'antennes/ télétransmissions dans l'environnement du corps humain seront également abordés.-
- Tous les anciens doctorants de l'équipe sont insérés soit comme chercheur ou enseignant-chercheur, soit comme cadre dans de grandes entreprises.- [1] M. Courtois, S. J. Kovács, and P. A. Ludbrook, "Physiological early diastolic intraventricular pressure gradient is lost during acute myocardial ischemia.," Circulation, vol. 81, no. 5, pp , May 1990, doi: /01.CIR
- [3] C. Floer, S. Hage-Ali, L. Verzellesi, L. Badie, O. Elmazria, and S. Zhgoon, "Wireless stretchable SAW sensors based on Z-cut lithium niobate," in 2019 IEEE SENSORS, Oct. 2019, pp. 1-3. doi: /SENSORS [4] P. Nicolay et al., "A LN/Si-Based SAW Pressure Sensor," Sensors, vol. 18, no. 10, Art. no. 10, Oct. 2018, doi: /s [5] R. Shi et al., "SAW Tags With Enhanced Penetration Depth for Buried Assets Identification (Aug. 2020)," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 9, pp , Sep. 2021, doi: /TIE [6] L. Zou, C. McLeod, and M. R. Bahmanyar, "Wireless Interrogation of Implantable SAW Sensors," IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 67, no. 5, pp , May 2020, doi: /TBME [7] E. Butaud et al., "Smart CutTM Piezo On Insulator (POI) substrates for high performances SAW components," in 2020 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), Sep. 2020, pp. 1-4. doi: /IUS