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Conception d'un système d'acquisition des signaux biomédicaux pour une surveillance à distance en temps réel

PHC : Utique
Codes du projet : 15G1407 -- Campus N° 32755YC
Domaine : Mathématiques - Sciences et technologies de l'information (STIC)
Intitulé : Conception d'un système d'acquisition des signaux biomédicaux pour une surveillance à distance en temps réel
Porteur(s) : DALLET Dominique, REBAI Chiheb
Date de début : 01/01/2015
Date de fin : 31/12/2017

Le domaine de l’e-santé, en pleine expansion, évolue vers des systèmes personnels de santé pour la gestion à distance desmalades, de traitement et de réadaptation en dehors des hôpitaux et centres de soins. Ceci passera par des solutions intégrantdes composants dans des dispositifs portables ou implantables couplés avec des plateformes et des services appropriés. L’unedes problématiques liées au concept de l’e-santé concerne le déploiement d’un système d’acquisition et de transmission dessignaux biomédicaux intégrant des modules multi-capteurs non-invasifs, des capacités avancées de traitement embarqué, desblocs de communication radio et de commande.Le réseau de capteurs sans fil placés sur le corps humain (WBAN, Wireless Body Area Network) représente un ensemble communicant avec une unité distante qui réalise le traitement des données biomédicales. Les architectures proposées dans lalittérature utilisent trois composantes pour le capteur biométrique: l’acquisition, la numérisation, et la communication radio.Cependant, ces architectures restent gourmandes en termes de consommation de puissance (de l’ordre du milli-watt).Un tel capteur doit relever plusieurs défis technologiques notamment l’efficacité énergétique (de l’ordre du micro-watt), l’exactitudedes mesures (70dB de dynamique) et la fiabilité du fonctionnement vu la sensibilité du contexte d’usage pour la surveillance desparamètres de santé. Pour répondre à cette problématique, nous proposons de travailler sur la mise en place de solutionsalternatives aux technologies traditionnelles pour la numérisation des signaux biomédicaux en utilisant un convertisseuranalogique numérique asynchrone adaptatif utilisant une technique d’échantillonnage intelligente ainsi que des méthodes dereconstruction numérique des données après la transmission radio vers l’unité distante. Ces nouveaux concepts vont être utiliséspour la réalisation des circuits intégrés en technologie CMOS pour la mise au point d’un démonstrateur d’une solution WBANadaptée pour l’application médicale visée.

Objectifs

Objectifs: 1er objectif spécifique : Conception d’un LC-ADC adaptatif. Étude et conception de nouvelles topologies pour le convertisseuranalogique numérique (ADC) basé sur l’exploitation du caractère parcimonieux des signaux biomédicaux. Ceci permettra ladéfinition des techniques d’échantillonnage non-uniforme et asynchrone utilisant une architecture de type Level-Crossing-ADC(LC-ADC). Ainsi, un étage de numérisation programmable et adaptatif basé sur le taux de variation de l’information du signalbiomédical est obtenu permettant une faible consommation de puissance de l’ordre du micro-watt.- 2ème objectif spécifique : Reconstruction numérique des données biomédicales. Proposition de nouvelles techniques pour lareconstruction des signaux biomédicaux transmis par voie radio après la numérisation par le LC-ADC. Ceci permettra d’évaluerles techniques basées sur la quantification de l’axe temporel, mais surtout d’explorer les techniques dites aveugles sansconnaissance de l’instant d’occurrence de l’échantillon. Traitant des signaux biomédicaux parcimonieux, l’alternative de lareconstruction aveugle s’avère très prometteuse pour la restitution des données avec la qualité requise pour l’application visée.- 3ème objectif spécifique : Proof of Concept des techniques proposées. Validation des solutions algorithmiques et technologiquesdes deux premiers objectifs en utilisant des composants du commerce assemblés avec la technologie COTS et réalisation descircuits intégrés en technologie CMOS. Ces circuits réalisés spécialement aux niveaux des deux laboratoires visent à valider lesapproches proposées pour le circuit de numérisation intelligente. Une approche de conception mixte top-down (modélisationVHDL-AMS) et bottom-up (extractions des paramètres technologiques de la technologie CMOS) sera adoptée. Pour le voletlogiciel, les algorithmes de reconstructions seront implémentés sur un processeur afin de mesurer la qualité du signal reconstruitavec les contraintes de l’implémentation en virgule fixe, mais aussi évaluer le débit maximal avec des fréquences limités duprocesseur dans un contexte temps réel.- 4ème objectif spécifique : Mise en place d’un démonstrateur pour un système d’acquisition à distance des signaux biomédicaux.Intégration des composants électroniques du troisième objectif ainsi que les modules logiciels pour bâtir un démonstrateur dusystème complet. Il sera sujet de compléter par des composants du commerce comme les électrodes et de finaliser une interfacehomme-machine pour le tracé des signaux biomédicaux. Ce démonstrateur permettra d’effectuer les tests d'interopérabilité etfonctionnels pour la validation des performances du système en entier. La finalité de cet objectif étant de démontrer un casd’utilisation réel avec de vrais signaux biomédicaux.

Résultats

NR

Informations supplémentaires

NR

Université de Bordeaux

Partenaire français
Talence
http://www.u-bordeaux.fr/

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire de l'Intégration du Matériau auSystème IMS


Responsable(s)
Dominique DALLET - Laboratoire IMS - Talence - Tél : 0540002632 - Email : dominique.dallet@ims-bordeaux.fr

Ecole Supérieure des Communications de Tunis

Partenaire tunisien
El Ghazala
http://www.supcom.mincom.tn/Fr/accueil_46_3

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire de Recherche Systèmes decommunications innovantes et vertes GRESCOM


Responsable(s)
Chiheb REBAI - Laboratoire GRESCOM - El Ghazala - Tél : 0021671857000 - Email : chiheb.rebai@supcom.rnu.tn

Mise en oeuvre d’un système d'acquisition et de transmission d’informations biomédicales à distance et à très basse consommation.

Cotutelle - These - En cours
Par : Lahouli LAHOULI
Début de thèse : 01/01/2015
Présenté le : 01/01/2019
A : En cours
Co-directeurs :
  • DALLET Dominique
  • Université de Bordeaux, Talence
  • REBAI Chiheb
  • Ecole Supérieure des Communications de Tunis, El Ghalaza

Etude et Conception de convertisseur anologique numérique large bande basé sur la modulution Sigma Delta

Cotutelle - These - En cours
Par : Maryem TLILI
Début de thèse : 01/01/2015
Présenté le : 01/01/2019
A : En cours
Co-directeurs :
  • DALLET Dominique
  • Université de Bordeaux, Talence
  • REBAI Chiheb
  • Ecole Supérieure des Communications de Tunis, El Ghalaza

    Conférences et séminaires

    NR

    NR
    NR
    A : NR
    Du : 01/01/2016
    Au : 01/01/2016
    Participants :
    NR

    Erreur
    Une erreur est survenue lors de la mise en place du portlet.
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    PHC 01