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Électronique
/ 08-07-2022
Benserhir Yousra
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L'un des principaux défis de la santé publique est la prévention de la contamination bactérienne par des techniques de détection rapides, hautement sensibles et spécifiques. L'un des principaux défis de la santé publique est la prévention de la contamination bactérienne par des techniques de détection rapides, très sensibles et spécifiques. Le développement de de capteurs bactériens très sensibles pour la détection d'Escherichia coli basés sur des réseaux de nanofils a été réalisé dans ce travail. L'intérêt de ces nano-objets réside dans une grande surface de contact permettant des interactions potentiellement importantes avec les bactéries. L'intérêt de ces nano-objets réside dans une grande surface de contact permettant des interactions potentiellement importantes avec les bactéries. Leur présence induit une modification de l'interaction électrique à travers le réseau de nanofils de silicium et constitue la base du développement de systèmes de nanofils de silicium. pour le développement de résistances électriques basées sur des nanofils de silicium agissant comme des capteurs de bactéries. La haute spécificité de ces capteurs est assurée par la fonctionnalisation chimique des nanofils, qui permet la liaison de molécules spécifiques. Ceci permet la liaison d'anticorps spécifiques (anti-LPS) pour cibler E. coli.Le capteur développé dans ce travail est une résistance électrique dont les électrodes sont électriquement interconnectées par un réseau dense de nanofils de silicium. Ces nanofils sont synthétisés par le procédé Solid Liquid Vapour directement sur les électrodes de silicium polycristallin fortement dopées, en utilisant l'or comme catalyseur et le silane comme gaz précurseur. Leur fonctionnalisation est réalisée par le dépôt de deux couches chimiques APTES et glutaraldéhyde pour la détection spécifique des bactéries E. coli. . La détection de la bactérie est obtenue par la mesure du courant traversant le capteur. L'analyse des résultats est soutenue par une analyse de fluorescence. Dans ce travail, la faisabilité de la détection pour différentes concentrations d'E. coli est démontrée. Les mesures électriques ont permis une détection linéaire des concentrations bactériennes dans la gamme 102-108 CFU/mL avec une sensibilité élevée de 83 µA par décennie de CFU/mL et une détection spécifique. Les résultats rapportés dans cette étude montrent la preuve de concept d'un capteur à base de nanofils de silicium pour la détection directe et spécifique d'E. coli par des mesures électriques. Ce dispositif biocapteur a ainsi démontré son grand potentiel en tant qu'outil alternatif pour de futures applications, pour détection bactérienne en temps réel, miniaturisable et à faible coût, compatible avec la technologie conventionnelle du silicium
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Télécommunications
/ 07-07-2022
Aqlan Basem Mohammed Qasem
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Les activités présentées dans cette thèse portent sur l'étude et le développement d'antennes à ondes submillimétriques à gain élevé pour les communications sans fil à courte portée. Les prototypes proposés, basés sur une structure simplifiée et entièrement métallique, sont particulièrement adaptés aux systèmes de communication sans fil 6G nécessitant des antennes à faible coût avec de bonnes performances. La première partie de la thèse porte sur le développement d'antennes à haut gain polarisées circulairement et linéairement basées sur différentes technologies. Six antennes ont été conçues et fabriquées démontrant le potentiel des prototypes pour la bande 300 GHz. Une large bande passante et un gain élevé des diagrammes de rayonnement sont obtenus. Enfin, les implémentations et la conception d'antennes multifaisceaux (MBA) à large bande, à faible pertes et à large couverture sont proposées et étudiées. Les MBA sont basés sur des lentilles de Lüneburg à guide d'ondes à plaques parallèles (PPW) entièrement métalliques avec des structures périodiques. La première mise en œuvre consiste en des cylindres métalliques périodiques d'épaisseurs différentes. L'épaisseur du cylindre imite l'indice de réfraction équivalent de la loi de Lunebourg. La deuxième implémentation correspond à l’utilisation de cylindres métalliques de tailles uniformes. Les entrefers de la plaque supérieure PPW contrôlent l'indice de réfraction équivalent de la loi de Lunebourg. Les deux implémentations ont montré de bonnes performances avec une large couverture de ± 65 ° et de faibles pertes de balayage.
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Électronique
/ 28-06-2022
Koutsos Orestis
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Le développement des communications sans fil à haut débit à des fréquences sub-THz est une solution prometteuse pour la croissance continue du trafic de données. À ces fréquences, le principal défi consiste à atténuer les pertes de propagation accrues en réalisant des antennes à gain élevé, efficaces et à large bande. Cependant, les contraintes de fabrication limitent souvent les performances de l'antenne, résultant ainsi en technologies coûteuses avec une résolution plus élevée. Les antennes à réseaux transmetteurs sont des candidats appropriés, combinant les avantages des architectures alimentées spatialement avec des processus de fabrication planaires. Dans cette contribution, une approche synthétique pour l'analyse et la synthèse des réseaux transmetteurs passifs (faisceaux fixes) à 300 GHz est développée. La méthode proposée permet une conception rentable, tout en ciblant les performances maximales réalisables. Différents prototypes ont été fabriqués, en utilisant un circuit imprimé standard ou un procédé de lithographie au quartz. Les résultats expérimentaux ont démontré un gain élevé, jusqu'à 43,2 dBi, une efficacité d'ouverture très élevée, jusqu'à 48,6%, et des performances à large bande, jusqu'à plus de 30% de la bande passante relative, dans différents prototypes. Une méthode numérique basée sur l'optique physique pour les futures conceptions des réseaux transmetteurs à profil bas a été développée, comme alternative au modèle d'approche de lancer de rayons.
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Signal, image, vision
/ 28-06-2022
Met-Montot Bertille
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Le nombre de naissances prématurées est estimé à 15 millions par an dans le monde et représente 8% des naissances en France. Ces bébés sont pris en charge en Unités de Soins Intensifs Néonatales (USIN) et font l’objet d’une surveillance particulière du fait de l’immaturité de leurs organes et des complications qui peuvent en découler. De nombreuses études ont montré que l’analyse des pleurs de nourrissons permettait d’obtenir des informations sur leur état de santé et dans le cas des prématurés sur leur maturation. Si les premiers travaux se basaient sur une segmentation manuelle de pleurs souvent induits (généralement par la douleur), les travaux actuels s’intéressent aux pleurs spontanés, ce qui nécessite le développement de méthodes d’extraction automatiques. Cette approche non-invasive de monitoring apparaît comme extrêmement pertinente au vu de la fragilité des sujets étudiés. Cependant, l’environnement hospitalier particulièrement bruité où se déroulent les enregistrements complexifie grandement l’automatisation des méthodes. Dans ce contexte, et dans le cadre du projet européen Digi-NewB, l’objectif de ces travaux est de présenter une chaîne complète de traitements automatiques pour l’analyse des pleurs des prématurés enregistrés en USIN. Cette chaîne regroupe : i) une nouvelle approche de détection des pleurs composée d’une segmentation, réalisée à partir de la fusion de vidéos et de bandes son ; ii) une classification par deep-learning pour l’identification des pleurs parmi tous les sons segmentés (voix d’adultes, alarmes...) ; iii) l’estimation de la fréquence fondamentale des pleurs détectés par une nouvelle approche basée sur la détection de contours dans le spectrogramme. Le déploiement de la chaîne de traitements sur une base de données de pleurs enregistrés en USIN montre des résultats en accord avec ceux publiés dans la littérature. Cette validation est encourageante et annonce la possibilité d’observer automatiquement sur des grandes cohortes l’évolution des pleurs des prématurés, notamment en vue de caractériser leur développement.
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Signal, image, vision
/ 15-06-2022
M'Saad Soumaya
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Le nombre des personnes âgées ne cesse d’augmenter dans le monde d’où l’enjeu de les aider à continuer de vivre chez eux et de vieillir en bonne santé. Cette thèse s’inscrit dans cette problématique de santé publique et propose la détection du changement de comportement de la personne en se basant sur l’enregistrement des activités au domicile par des capteurs de profondeur à bas coût qui garantissent l’anonymat et qui fonctionnent de façon autonome de jour comme de nuit. Après une étude initiale associant la classification des images par des approches de machine learning, une méthode basée sur les réseaux de neurones profonds ResNet-18 a été proposée pour la détection de la chute et la détection des postures. Cette approche a donné des résultats satisfaisants avec une précision globale de 93,44% et une sensibilité globale de 93.24%. La détection des postures permet de suivre les changements de comportement qui sont synonymes de la perte de la routine. Deux stratégies ont été déployées pour le suivi du maintien de la routine. La première examine la succession des activités dans la journée en établissant une distance d’édition ou une déformation dynamique de la journée, l’autre consiste à classer la journée en routine et non-routine en associant des approches supervisées (k-moyennes et k-modes), non supervisées (Random Forest) ou les connaissances a priori sur la journée routine de la personne. Ces stratégies ont été évaluées à la fois sur des données réelles enregistrées en EHPAD chez deux personnes fragiles et à la fois sur des données simulées créés pour combler le manque de données réelles. Elles ont montré la possibilité de détecter différents scénarios de changement de comportement (brusque, progressif, récurrent) et prouvent que les capteurs de profondeur peuvent être utilisés en EHPAD ou dans l’habitat d’une personne âgée.
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Signal, image, vision
/ 09-06-2022
Leblanc Thomas
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Les procédures de revascularisation endovasculaires périphériques sont très fréquentes chez les patients atteints d’artériopathie oblitérante des membres inférieurs (AOMI). Le bilan préopératoire comprend de manière systématique un écho-doppler, parfois complété par un angioscanner ou un angio-IRM 3D. En l’absence d’imagerie 3D, la procédure de revascularisation commence par une artériographie diagnostique complète afin d’identifier les lésions avant de les traiter. Ce travail vise à augmenter l’apport de l’échographie grâce à la réalisation d’une cartographie préopératoire complète à l’échographie. En se basant sur une sonde échographique 2D, des réseaux de deep learning ont été entrainés pour estimer le déplacement relatif entre deux images consécutives d’une séquence de l’artère fémorale pour la reconstruire en 3D. Un réseau de segmentation permet d’extraire l’artère et de dimensionner les différentes lésions (longueur, diamètres). Un premier réseau dédié à l’estimation des déplacements dans les 6 axes de direction et un deuxième focalisé sur l’axe du plan d’élévation ont été proposés et évalués. Ce dernier repose sur la segmentation artérielle pour construire un volume centré sur l’artère et générer des vues stretched offrant un fort intérêt diagnostic. L’approche proposée est une étape vers l’utilisation de l’imagerie ultrasonore pour la cartographie 3D préopératoire, afin de simplifier l’identification et le dimensionnement des lésions et ainsi réduire la toxicité des procédures de revascularisations endovasculaires périphériques.
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Électronique
/ 20-05-2022
Tricas Quentin
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Ces travaux de thèse portent sur la conception, la fabrication et la caractérisation d’écrans de blindage électromagnétique à efficacité dynamique dans le domaine des fréquences micro-ondes (2 à 34 GHz en mesure). Ces écrans doivent rester transparents dans le visible et le proche infrarouge afin d’assurer l’opérationnalité des capteurs optiques au sein du système. Le contrôle de l’efficacité de blindage est assuré par la modulation de l’impédance de contact entre l’écran constitué d’une couche mince métallique micromaillée et son châssis. Trois solutions distinctes ont été étudiées au cours de cette thèse. Le premier concept développé repose sur l’utilisation d’un matériau à transition de phase isolant-métal, VO2, déposé en couche mince par pulvérisation cathodique RF sur substrat de saphir orienté C. L’optimisation des conditions de dépôt, ainsi que la mise en œuvre et la caractérisation des écrans de blindage associés sont présentées. Un important contraste d’efficacité de blindage (25 dB max.) est obtenu entre la mesure à température ambiante, à laquelle le matériau VO2 est dans l’état isolant électrique, et la mesure à 75°C, température à laquelle VO2 est conducteur. L’ajout d’une couche ultramince d’or, assurant le rôle de suscepteur, permet à l’écran de blindage de devenir auto-adaptatif, le champ électromagnétique d’agression étant lui-même à l’origine de l’élévation de température nécessaire. Le second concept développé concerne le déploiement d’un ensemble de diodes PIN en périphérie de l’écran. Le contrôle de la polarisation de ces diodes permet la modulation de l’impédance de contact et donc la variation de l’efficacité de blindage de l’écran. Un contraste d’efficacité de blindage pouvant atteindre 25 dB est ainsi mesuré en deçà de 10,5 GHz, fréquence limite de fonctionnement, dans cette configuration, des diodes PIN sélectionnées. L’ajout d’une électronique de détection permet également à l’écran de devenir auto-adaptatif. Enfin, la troisième solution emploie un canal microfluidique périphérique, rempli ou non d’un liquide conducteur et/ou polaire. Ces liquides assurent la diminution de l’impédance de connexion périphérique et donc l’augmentation de l’efficacité de blindage de l’écran. D’excellents contrastes d’efficacité de blindage (27 dB max.) ont également été mesurés dans la bande de fréquence d’intérêt.
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Électronique
/ 25-03-2022
Breiss Hanadi
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Les travaux de cette thèse portent sur l’élaboration et la caractérisation de composites chargés en fibres de carbone pour une utilisation autant qu’absorbants électromagnétiques. Une optimisation d’un absorbant, développé par l’équipe, à base de mousse époxy chargé avec des fibres longues de carbone a d’abord été menée. Une nouvelle technique d’élaboration a été proposée pour améliorer l’homogénéité et réduire la densité de cet absorbant. Plusieurs composites chargés avec différents taux (entre 0,0125 et 10 %m.) de fibres de carbone de différentes longueurs (100µm, 3 mm, 6 mm et 12mm) ont été réalisés et caractérisés. Les résultats montrent une influence de la longueur des fibres sur la gamme de fréquence d’absorption. Plusieurs prototypes d’absorbants (pyramidal et plans à multicouches) ont également été réalisés et caractérisés ; leurs mesures confirment que les fibres courtes et longues présentent, respectivement, une forte absorption en hautes et basses fréquences. De plus, un absorbant léger (0,07 g.cm-3), compact (90 mm) et très faiblement chargé (< 0,075 %m.) en fibres longues de carbone (12 mm) a été réalisé. Celui-ci montre une très bonne performance d’absorption Γ < -12 dB sur [2-18 GHz], comparable à un matériau du commerce plus épais (125 mm). Finalement, nous avons dirigé nos recherches vers la réalisation de nouveaux composites structurés et compacts à base de silicone (résine et mousse). Des bonnes performances d’absorption, Γ < -10 dB sur [4-18 GHz] et Γ < -20 dB sur [5,2-18 GHz], sont obtenues pour une structure absorbante à base de mousse de silicone de 16 mm d’épaisseur et chargé avec 2 %m. de FCs de 12 mm.
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Automatique, productique et robotique
/ 22-02-2022
Oliva Alexander
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Dispositions combinées vision/force deviennent de plus en plus courants dans les petites et moyennes entreprises à mesure que les ''Cobots'' deviennent plus abordables. Caméras peuvent fournir une description détaillée de la scène, tandis qu’un capteur de force fournis des informations locales mais très précises sur le contact. Cependant, en raison de la nature très différente de ces modalités de détection, il n’est pas simple d’obtenir une utilisation combinée efficace. Dans cette thèse, nous traitons le couplage de la vision et de la détection de la force en tirant parti de leur complémentarité et en permettant à un robot manipulateur de réaliser activement un mouvement conforme aux directions de la tâche visuelle. Nous avons développé des schémas de contrôle avancés avec des estimateurs qui gèrent la différence de taux de mise à jour entre les capteurs. De plus, nous contribuons à la récupération des paramètres du modèle dynamique des manipulateurs, qui sont des ingrédients clés à la fois dans les contrôleurs proposés, qui prennent en compte la dynamique du manipulateur, ainsi que pour effectuer des simulations plus précises. Les résultats rapportés, tant dans le simulateur développé que dans les expériences réelles, montrent l’efficacité des techniques proposées.
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Électronique
/ 11-02-2022
Haydoura Mohamad
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Ce travail porte sur la caractérisation et l’intégration de matériaux issus de 2 phases voisines, l’une perovskite STLTO [(Sr2Ta2O7)100-x(La2Ti2O7)x] et l’autre bronze de tungstène (TTB) [isotype de β’-SrTa2O6], pour des applications antennaires en céramiques et en couches minces. Sur céramiques, pour le composé perovskite, des caractérisations diélectriques @3GHz montrent, pour x≤1, des permittivités modérées entre 80 et 120 avec de faibles pertes (tanδ~10-3). Le composé TTB β’-SrTa2O6 est associé à une permittivité de 70 et des pertes tanδ~10-3 à 3,5 GHz. Ces travaux présentent le potentiel d’utilisation de ces matériaux pour réaliser des antennes compactes à résonateur diélectrique rayonnant à des fréquences inférieures à 6 GHz. Des prototypes ont été simulés, réalisés et mesurés. Le dépôt de films minces par pulvérisation cathodique réactive a été réalisé à partir d’une cible STLTO (x=1,65) conduisant à des films oxydes ou oxynitrures en fonction du plasma utilisé. Des recuits oxydants ex-situ et in-situ ont été effectués sur les films oxynitrures et les films oxydes lacunaires. Le dépôt sous plasma Ar+O2 mène à des films oxydes TTB qui présentent des faibles pertes (tanδ < 10-3) pour des permittivités proches de 130 et une accordabilité de 15% @260kV/cm entre 1 et 100 kHz. Aux hautes fréquences, des valeurs de permittivités de l’ordre de 70 et des très faibles pertes (tanδ<10-3) ont été mesurées pour les films TTB polycristallins déposés sur platine.
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