Développement de textiles instrumentés intégrant un dispositif permettant de gérer le problème d’énurésie
Auteur / Autrice : | Valentin Gaubert |
Direction : | Vladan Koncar |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Informatique, Automatique |
Date : | Soutenance le 11/12/2020 |
Etablissement(s) : | Université de Lille (2018-2021) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : GEMTEX (Roubaix) |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Hayriye Gidik, Yesim Oguz, Jacek Mlynarek, Marie-Valérie Moreno, Anne-Frédérique Valmalle, Jean-Luc Barnet, Nicolas Bodart, Hervé Barry |
Rapporteur / Rapporteuse : Marie-Ange Bueno, René Rossi |
Mots clés
Résumé
L’énurésie, terme médical désignant le « pipi au lit », est une incontinence urinaire intermittente survenant pendant le sommeil chez l’enfant de plus de 5 ans. Environ 15% des enfants en souffriraient. Vivre avec l’énurésie peut engendrer une lourde charge émotionnelle et logistique quotidienne à la fois sur l’enfant mais aussi sur sa famille. La thérapie comportementale par alarme, dite « pipi-stop », a été rapportée comme le traitement le plus efficace, devant l’intervention médicamenteuse. Cependant ces alarmes sont généralement difficilement acceptées par l’enfant de par leur encombrement qui les rend désagréables à porter. Dans la première partie de cette thèse, des électrodes textiles capables de détecter l’incontinence urinaire ont été développées, caractérisées puis intégrées dans un caleçon afin d’améliorer le confort, donc l’acceptabilité du dispositif « pipi-stop ». Cependant, l’utilisation de ces dispositifs ne soulage pas immédiatement les familles du fardeau logistique imposé par l’énurésie (réveils nocturnes, lavages des draps) car des améliorations significatives ne sont observables qu’après quelques semaines de thérapie. C’est pourquoi, dans cette thèse de doctorat, un capteur textile non-invasif capable d’estimer le taux de remplissage de la vessie de l’enfant a été développé. Ainsi l’incontinence urinaire peut être anticipée donc évitée par le réveil de l’enfant avant même que celle-ci ne se produise. Cette estimation en temps-réel du volume de la vessie est basée sur des mesures de bio-impédance à l’aide de quatre électrodes textiles. La bio-impédance consiste à mesurer la résistance des tissus humains à un courant électrique sinusoïdal de haute fréquence (≈50 kHz) et de faible intensité (≈70 µA). L’urine, riche en ions, étant un bon conducteur électrique, ses variations de volume entraînent théoriquement des variations de résistance remarquables dans la cavité pelvienne. Au préalable une modélisation 3D de la cavité abdomino-pelvienne a donc été réalisée pour effectuer une simulation numérique de la réponse des tissus humains au passage d’un faible courant électrique. Le positionnement des électrodes le plus adapté, pour détecter des variations du volume de la vessie, a été déterminé à l’aune de cette simulation. Par la suite, un banc de test a été réalisé pour démontrer la faisabilité de monitorer le volume de remplissage de la vessie à l’aide de capteurs textiles, positionnés sur le bas abdomen. Ce banc se compose notamment d’une reproduction d’un pelvis humain, qui a été reconstitué à l’aide d’un mannequin rempli d’agar et incorporant une vessie ainsi que de la peau de porc. Cependant, la complexité du corps humain ne pouvant être strictement reproduite, de nombreuses mesures ont aussi été réalisées sur des sujets humains, ayant au préalable donné leur consentement écrit. Des corrélations ont pu être établies entre les variations de l’amplitude de la résistance du bas abdomen et le volume de la vessie. Ainsi, il est effectivement possible d’estimer le volume de remplissage de la vessie à partir de variations de bioimpédance. Cependant l’anticipation personnalisée de la miction de chaque enfant nécessite un apprentissage automatique du système durant les premiers jours d’utilisation. Cet apprentissage repose sur le traitement conjoint, par un algorithme, des mesures réalisées par les deux types de capteurs textiles (mouillage et impédance) développés dans ce travail. La résistance de ces électrodes textiles au lavage en machine ainsi qu’à la corrosion par l’urine, a été testée en vue d’une mise sur le marché. L’acceptabilité du dispositif a été évaluée auprès d’une équipe médicale ainsi que d’enfants énurétiques et leur famille. Bien que conçu spécifiquement dans le cadre de l’énurésie durant cette étude, le dispositif développé semble pouvoir aussi améliorer la qualité de vie des nombreux adultes souffrant d’incontinence urinaire.