Réalisation d’un capteur de glycémie non invasif pour le monitoring du fantassin par sondage hyperfréquence

Development of a non-invasive blood glucose sensor for monitoring soldier by microwave sounding

• Auteur / Autrice : Clément Buisson
• Direction : Pierre Sabouroux, Victoria Tishkova-leoni
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : INSTRUMENTATION
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut FRESNEL - Sciences et Technologies de l'Optique, l'Electromagnétisme, et l'Image
• Jury : Président / Présidente : Laurence Mouret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Sabouroux, Victoria Tishkova, Sébastien Meriaux, Philippe Pouliguen, Lourdes Mounien, Habiba Ouslimani, Laetitia Thirion
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Habiba Ouslimani, Laetitia Thirion

Mots clés

Mots clés libres

Permittivité

Sang

Glyémie

Non invasive

Tissus biologiques

Permittivity

Blood

Glucose

Non-invasive

Résumé

La glycémie reflète la quantité de sucre présente dans le sang, pouvant être classée en trois catégories : l'hypoglycémie, l'hyperglycémie et l'état normal. La maladie du diabète se caractérise par des cas hyperglycémies répétés. Il est essentiel pour les personnes atteintes de cette maladie, de contrôler leur glycémie pour ne pas aggraver leur situation. Les techniques de contrôle classiques actuelles de la glycémie sont invasives c’est-à-dire qu’elles nécessitent l’utilisation d’une aiguille. C’est dans ce cadre que s’inscrit l’objectif de la thèse, l’exploration d’un dispositif de mesure non invasif en continue de la glycémie. Cela permettrait ainsi d’éliminer toutes les contraintes liées aux aiguilles pour les personnes diabétiques. De plus, cela pourrait atteindre d’autres domaines tels que celui des sportifs, afin de pouvoir gérer leur apport énergétique de façon optimale, et celui de l’armée, afin de gérer et de contrôler l’état de santé des soldats en mission. Une première approche par la simulation numérique suivie d’un protocole expérimental, a été réalisé sur un fantôme diélectrique basé sur un modelé de bras simplifié, entouré d'un dispositif antennaire composé de dipôles. Les résultats obtenus se sont révélés prometteurs, incitant à vérifier une hypothèse fondamentale pour notre système : la dépendance diélectrique du sang en fonction de la glycémie. Plusieurs protocoles de mesure ont été élaborés, impliquant des souris et des rats, afin de réaliser des mesures diélectriques sur divers tissus biologiques, notamment le sang, la graisse, le muscle et le foie. Parallèlement, des études complémentaires ont été effectuées pour observer si la coagulation, l’âge, le sexe et l’état de santé des animaux pouvait avoir une influence sur les paramètres diélectriques des tissus biologiques. Les données expérimentales obtenues à partir de ces campagnes sont étendues et s'avèrent prometteuses, en particulier en ce qui concerne le foie.

Blood glucose levels reflect the amount of glucose present in the blood, and can be classified into three categories: hypoglycemia, hyperglycemia and normal. Diabetes is characterized by repeated hyperglycemia. It is essential for people suffering from this disease to control their blood glucose levels so as not to aggravate their situation. Current conventional blood glucose control techniques are invasive, meaning they require the use of a needle. The aim of this thesis is to explore a non-invasive, continuous blood glucose monitoring device. This would eliminate all needle-related constraints for diabetics. It could also be applied to other fields, such as athletes, to optimize their energy intake, and the army, to manage and monitor the health of soldiers on mission. A first approach using numerical simulation, followed by an experimental protocol, was carried out on a dielectric phantom based on a simplified arm model, surrounded by an antennary device composed of dipoles. The results obtained proved promising, prompting us to verify a fundamental hypothesis for our system: the dielectric dependence of blood as a function of glycemia. Several measurement protocols were developed, involving mice and rats, to perform dielectric measurements on various biological tissues, including blood, fat, muscle and liver. At the same time, complementary studies were carried out to observe whether the coagulation, age, sex and health status of the animals could have an influence on the dielectric parameters of the biological tissues. The experimental data obtained from these campaigns are extensive and promising, particularly with regard to the liver.