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| Ingestible antennas for multiplexed gastrointestinal biosensing (Antennes ingérables pour la biodétection gastrointestinale multiplexée) Cil, Erdem - (2024-12-16) / Université de Rennes Ingestible antennas for multiplexed gastrointestinal biosensing
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Nikolayev, Denys Discipline : Électronique Laboratoire : IETR Ecole Doctorale : MATISSE Classification : Sciences de l'ingénieur Mots-clés : antennes ingérables, bioélectronique sans fil, désaccord d'impédance
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Résumé : Les dispositifs miniaturisés de biosurveillance implantables et ingérables offrent une surveillance en temps réel des paramètres physiologiques à l'intérieur des corps humains et animaux de manière peu invasive, ouvrant la voie à de nouvelles méthodes pour faire progresser le domaine de la bioélectronique sans fil. Ces dispositifs s'appuient sur des antennes pour effectuer leurs fonctions de détection et communiquer avec des appareils externes. Cette thèse présente des conceptions d'antennes conformes ingérables destinées à détecter différents tissus gastro-intestinaux. À cette fin, elle examine la faisabilité d'utiliser le désaccord d'impédance des antennes ingérables pour différencier les tissus gastrointestinaux en fonction de leurs propriétés électromagnétiques. Elle propose également une analyse des capacités de détection et de transmission de différents types d'antennes ingérables. À cette fin, la thèse démontre la modélisation numérique de ces antennes, leur fabrication et leurs mesures. De plus, elle présente des fantômes numériques et physiques ainsi que le dispositif de mesure ex vivo utilisant un modèle porcin pour les mesures. Elle partage et compare les résultats des simulations et des mesures en fonction des objectifs de l'étude. En conclusion, cette thèse contribue au développement d'antennes ingérables destinées à des applications de détection dans le tractus gastro-intestinal. Les résultats présentés dans cette recherche offrent des informations précieuses et des lignes directrices essentielles pour les ingénieurs visant à concevoir des antennes de biosurveillance multiplexées pour des applications intra-corporelles. Abstract : Miniaturized implantable and ingestible biosensor devices offer minimally invasive real-time monitoring of physiological parameters inside the human and animal bodies and promise new methods to advance the field of wireless bioelectronics. These devices rely on antennas to perform their sensing functions and to communicate with external devices. This thesis presents conformal ingestible antenna designs for sensing different gastrointestinal tissues. For this purpose, it investigates the feasibilty of using ingestible antenna impedance detuning to distinguish gastrointestinal tissues based on their electromagnetic properties. It also provides an examination of sensing and transmission capability of different types of ingestible antennas. For this purpose, the thesis demonstrates the numerical modeling of these antennas, their fabrication, and measurements. Moreover, it presents the numerical and physical phantoms as well as the ex vivo measurement setup with a porcine model used for the measurements. It shares and compares the simulation and measurement results based on the purpose of the study. In the end, this thesis helps develop ingestible antennas for sensing purposes in the gastrointestinal tract. The results presented in this research provide valuable insights and essential guidelines for engineers who aim at designing multiplexed biosensing antennas for in-body applications. | |||