[PDF] Polarisation nucléaire de 3He gazeux par pompage optique laser

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Pour obtenir le grade de

SpécialitéGénie Electrique

Arrêté ministériel

Présentée par

Marie

Thèse dirigée par Gilles CAUFFET

Sophie MORALES et Et

préparée au sein

Laboratoire

de Clinatec, du l'École Doctorale Electronique, Mag

Thèse soutenue publiquement

devant le jury composé de M. Professeur des Universités, CHU de Grenoble, Président M

Professeur des Universités, Université Aix

M

Professeur des Universités

M Professeur des Universités, Université de Lyon, Examinateur M

Ingénieur de recherche, INSERM

M Maître de Conférences, Universités Joseph M

Ingénieur de recherche, CEA

M

Ingénieur de recherche, CEA

2

Remerciements

3

Remerciements

4

Table des matières

5 1 T

Remerciements

Liste des sigles et des abréviations

Liste des symboles

Introduction

Chapitre 1

1.1 Principaux signaux physiologiques d'intérêt

1.2 SQUIDs, capteurs de référence

1.3 Capteurs alternatifs, les magnétomètres à pompage optique (OPM)

Chapitre 2

2.1 Magnétomètre vectoriel champ nul

2.2 2.3

2.4 Optimisations spécifiques en vue de mesures biomagnétiques

Chapitre 3

3.1

Table des matières

6

3.2 Contributions propres au capteur

3.3 ................................

3.4 Bilan des solutions proposées

Chapitre 4

4.1 Eléments de traitement du signal

4.2 Validation fonctionnelle avec un fantôme

4.3 Mesure MCG

4.4 Optimisation spécifique du capteur et seconde campagne de tests

4.5 Bilan de la campagne de tests MCG

Chapitre 5

5.1 Tests sur fantôme

5.2 Mesures MEG chez un sujet sain

5.3 Résultats

5.4 Bilan de la campagne de tests MEG

Conclusion

Liste des figures

Liste des tableaux

Bibliographie

Table des matières

7

Annexes

Annexe 1, Caractérisation des différentes versions du prototype

Annexe 2, Méthode ICA utilisée

8

Liste des sigles et des abréviations

9

Liste des sigles et des abréviations

AEF, ANSM,

AOP, Amplificateur Opérationnel

BF, BO, CEA, CEM,

CPP, Comité de Protection des Personnes

CSAM, DCL,

DLPFC,

DSP, ECG, EEG,

FFT, Fast Fourier Transform

fMCG, Foetal Magnetocardiography

G2Elab,

GB, HF, ICA, LETI, MA, MCG,

MEG, Magnetoencephalography

OPM,

PCB, Printed Circuit Board

PEEK, Polyétheréthercétone

rTMS, RF,

RIN, Relative Intensity Noise

SEF, SEEG, SERF, SQUID, Superconducting Quantum Interference Device TRL, VE,

Liste des symboles

10

Liste des symboles

Blaser, bruit laser mesuré

shot, phot, gain du photodétecteur TCN, gain de la carte électronique de traitement

0, champ magnétique externe

i, champ ii

Penteentrée

laser, puissance laser en sortie de la sonde

0, perméabilité du vide

BO, sensibilité en sortie de la boucle ouverte

BF, sensibilité en sortie de la boucle fermée théoriquerie , temps de relaxation L, 11

Introduction

neuromorphiques1 non invasifs actuellement utilisés en routine spatiale et/ou temporelle ne permetta

mesurés à la surface de la peau, voient apparaître des distorsions lors la traversée des tissus et

basée sur la mesure de champs magnétiques cérébraux et la MCG (magnétocardiographie), la refroi

Atomique et aux Energies Alternatives

Introduct

12 isotropes, destinés 2 malie magnétique 3 mesure biomagnétique.

C'est dans ce contexte que cette thèse a été initiée. Elle s'articule autour de trois gra

4He avant de décrire les

biomagnétiques. C'est à partir de ce travail que deux catégories de prototypes ont vu le jour

2 3 13

1 Chapitre 1

Magnétomètres à pompage optique

1.1 Principaux signaux physiologiques d'intérêt

Ce paragraphe

1.1.1 Magnétocardiographie

1.1.1.1 Présentation

La

Figure

humain adulte au repos se situe entre 50 et 80

Chapitre 1,

14

Génération de champs magnétiques

Les champs magnétiques cardiaques résultent de la propagation de courants ioniques +, K+, Cl- 2+ la membrane A dépolarisation qui va se propager dans les oreillettes qui se contractent P ( iculo matérialisant alors sous la forme du complexe " 6 [3]

1.1.1.2 Intérêt clinique de la MCG

La MCG est une méthode sans contact, non situé à la verticale du [6]

Chapitre 1,

15

Figure

représente un fort atout dans le diagnostic de l'arythmie et les classique montre une plus faible sensibilité statistique chez les patients malades) et

chez les patients sains) que la MCG. Etant donné la difficulté de diagnostiquer cette

. Du fait de sa diagnostic de maladies coronariennes, xplique une

Tableau

MCG ECG

Caractère invasif

Mesure

Résolution spatiale

Résolution temporelle

Avantages

Inconvénients

Chapitre 1,

16 Pour terminer, il existe un cas particulier de la MCG, la fMCG (MCGt [14]

1.1.1.3 Contraintes techniques à respecter

Le principal critère de performance d'un magnétomètre est la résolution. Cette

Afin de

Hz,

1.1.2 Magnétoencéphalographie

1.1.2.1 Présentation

mesurer des champs [19] La membrane plasmique des neurones, constituée d'une double couche de phos +/K+

Chapitre 1,

17 avec : - Vint, - Vext, le potentiel extracellulaire - R, la constante des gaz parfait - T, la température, en degrés Kelvin - Z, la valence de l'ion considéré - F, la charge d'une mole d'ions - Pi, la perméabilité de la membrane à - [ion]ext, la concentration extracellulaire de l'ion - [ion]int, la concentration intracellulaire de l'ion - Iion, - gion, la conductance membranaire pour l'ion considéré - Em, le potentiel de la membrane - Eion, le potentiel d'équilibre de l'ion considéré - via des - via des

Chapitre 1,

18 inhibiteur

Figure -

ͳNଷൗ), présentant ainsi une meilleure synchronisation spatiale. 4-5 mesure EEG et MEG

Activité oscillatoire

caractéristique -l -l, -l -l, -l [23]

Chapitre 1,

19 Tableau : Principaux rythmes corticaux d'intérêt, adapté de Rythme cortical Bande de fréquences Etats physiologiques [18]quotesdbs_dbs22.pdfusesText_28

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