Projets de recherche appliquée
>>> Rapport scientifique du département des technologies industrielles de l'EIG
Dispositifs et instrumentation biomédicale et environnementale
Capteur OCT compact pour le diagnostic médical ou environnemental en temps réel.
L’OCT (Optical Coherence Tomography) est une technique qui permet d’acquérir des images de tissus biologiques en temps réel avec une résolution de l’ordre du micromètre. Dans le cadre de ce projet, l'institut développe un nouveau prototype de capteur optique miniature, qui englobe toute la partie de traitement optique du signal jusqu’à sa sortie électrique, pour la mesure localisée en temps réel de grandeurs physiques dans un échantillon biologique, tels que par exemple l’épaisseur, l’indice de réfraction, ou l’absorption à différentes longueurs d’onde. La réalisation de ce capteur optique miniature ouvre la porte à la conception de nouveaux instruments médicaux portables pour le diagnostic médical rapide, tels que la biopsie optique, la spectroscopie résolue en profondeur, ou la mesure du taux d’oxygénation de tissus biologiques en temps réel. Ces capteurs possèdent un marché potentiellement élevé, car ils comblent un manque actuel de dispositifs OCT disponibles compact et à faible coût pour les applications d’imagerie biomédicales non invasives, requises dans les domaines de l’ophtalmologie, dermatologie, oncologie, etc, ainsi que pour des applications de surveillance non destructive de processus biologique dans les végétaux. L'institut contribue également régulièrement à l’optimisation et au développement de composant et instruments d’optiques pour les industries et collabore étroitement avec des centres de recherches nationaux pour l’élaboration de nouveaux dispositifs de diagnostics (endoscopes OCT). Sur ce thème prioritaire, l'institut est actif également dans d’autres projets autant pour le domaine médical que pour le domaine environnemental.
Bio-information
Système embarqué pour le diagnostique fonctionnel du cœur en temps réel.
Ce projet se situe dans le domaine de l'imagerie médicale et de l'aide au diagnostic. Son but est d'analyser en temps réel la contraction cardiaque à partir d'une séquence d'images IRM, par l'intermédiaire d'un système de traitement d'images embarqué. Un des problèmes des séquences d'images IRM est le déplacement du coeur engendré par la respiration du patient, rendant difficile le diagnostic visuel du praticien. Des acquisitions en apnée sont réalisables, mais pas souhaitables due à la dobutamine injectée, qui a pour effet d'accélérer le coeur afin de mettre en évidence un trouble éventuel de la contraction cardiaque. Le système développé permet de résoudre ce problème en proposant un recalage des images successives en temps-réel afin que le praticien puisse se concentrer sur une même région du coeur. Il permet également, à partir de la détection des contours de l'endocarde, de quantifier en temps-réel la fraction d'éjection partielle du coeur. Ce projet fait appel à deux compétences complémentaires que la MRU possède: les systèmes embarqués et le traitement d'images. L'institut possède une grande expérience des systèmes embarqués. Il a participé à d'autres projets ambicieux et possède une forte expertise en traitement d'images, particulièrement dans le champ biomédical. Il a en effet participé à de nombreux projets utilisant la segmentation d'Image - morphologie mathématiques, comme par exemple :
projet sur la détection et l'isolation de tumeurs du cerveau ;
projet sur la perfusion cardiaque ;
projet de cartographie de grains de beauté ;
etc.
mais aussi :
projet de permettant de quanlifier la qualité de mousses alimentaires ;
projet de détection automatique de questionnaires spéciaux pour personnes andicapées ;
projet d'indentication de caractères d'imprimerie ;
etc.
Technologies innovantes, destinées à la recherche, au diagnostic et à l’assistance médicale
Orthèse pour myopathes
Les myopathies sont des maladies graves et actuellement irréversibles. Il s'agit d'une atrophie musculaire qui conduit à une paralysie plus ou moins accusée. La maladie va en s'aggravant avec le temps, ainsi le malade perd peu à peu de son autonomie. Il est très fréquent que ces personnes aient recours à une chaise roulante électrique. Ce processus peut être long et très éprouvant pour le malade ainsi que son entourage.
Les myopathies sont des dégénérescences des muscles. Ainsi les fibres musculaires atteintes ne contractent plus suffisamment sous l'effet d'un stimulus électrique nerveux (on parle du signal Electromyographique ou EMG). Ainsi le muscle ne répond plus aux excitations électriques des nerfs malgré que le système nerveux n'est pas atteint par cette maladie.
L'idée du projet a consisté à placer des électrodes sur un patient afin qu'un système électronique puisse interpréter ces stimuli pour commander une orthèse mécanique. Depuis plusieurs années, le laboratoire de systèmes numériques de l'EIG a développé une orthèse pour myopathe en collaboration avec l'Association Suisse Romande et Italienne contre la Myopathie (ASRIM). Des résultats intéressants ont pu être réalisés, tant du point de vue de la mécanique que de l'électronique (système à DSP et microcontrôleur).
Optimisation et automatisation d'analyses cliniques ainsi que de processus biologiques
Système de dépose de microgouttes et développement de procédé pour la miniaturisation d’immuno-essais de type ELISA
Les immuno-essais de type ELISA sont une des méthodes d’analyses de plasma humain dont disposent les laboratoires de chimie cliniques des hôpitaux. Ces analyses sont automatisées et sont disponibles en permanence. Elles permettent par exemple la détection de chaînes de troponines, un marqueur de l’infarctus du myocarde. Selon le nombre d’analyses à accomplir, ou la nature ou le nombre de marqueurs à identifier avec un volume fini de sang à disposition, il n’est pas rare (notamment en pédiatrie), d’être limité dans le nombre d’analyses réalisables qui sont précieuses pour le choix du traitement adéquat à une pathologie. Dans le cadre de ce projet, l'institut développe une nouvelle technologie pour miniaturiser ce type d’analyse clinique et permettre la détection de profils de protéines marqueurs de pathologies spécifiques. Les technologies impliquées dans ce développement permettent :
- la dépose simultanée de 24 microgouttes de l’ordre du nanolitre basée sur un dispositif microfluidique verre-silicium, couplé à un actionneur piézoélectrique ;
- le positionnement précis et rapide des porte-objets sur lesquelles les microgouttes sont déposées ;
- la vision des microgouttes déposées pour le contrôle de qualité et le repositionnement en cas de superposition des microgouttes ;
- le contrôle des conditions environnantes pour l’optimisation des différentes étapes nécessaires à l’analyse ;
- le contrôle automatique des points précédents à l’aide d’un ordinateur et d’un logiciel d’instrumentation ;
- l’optimisation des paramètres d’analyse avec un petit nombre initial protéines marqueurs.
Dans ce projet, l'institut collabore avec le Centre Médical Universitaire de Genève. L’implémentation d’un premier prototype de système de dépose parallèle simultanée sans contact a permis de réduire considérablement le temps de dépose par rapport aux techniques de dépose de microarrays classiques. La valorisation de ce projet concerne potentiellement deux pistes :
- l’accroissement sensible de la productivité en recherche médicale visant à identifier des marqueurs ou des profils de marqueurs pour une pathologie précise (p.ex. attaque cérébrale hémorragique ou ischémique) ;
- l’exploitation de cette nouvelle approche d’immuno-essais de type ELISA en standard dans les laboratoires d’analyses cliniques des hôpitaux. Basé sur ce type de technologies et sur ce thème prioritaire, l'institut est actif également dans d’autres projets autant pour le domaine médical que pour le domaine environnemental.
Mais encore...
A comparison of two different microbial air monitoring methods.
The inspectors of the FDA (Food and Drug Administration of the USA) recommend and insist on the necessity to increase the number and the duration of microbiological air sampling per day or as function of specific activities. The difference in quality of Petri dishes (thickness, type of culture medium, rate of drying) influences the efficiency of colony formation as compared to the actual concentration of micro-organisms in the air. Human presence during the air sampling (personal contamination) may also considerably affect the number of colony forming units (CFU). The present study aims to test different influencing parameters on colony formation and to compare two different air sampling methods: conventional and sequential air sampling.
Synthèse d'une molécule anti-SIDA marquée au C-14
Étude de l’assimilation d’une hormone de croissance marquée au 14C par des micro boutures de pommier
Etude d'un dispositif de diagnostic portable
etc.
Haute école du paysage, d'ingénierie
et d'architecture de Genève
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