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Prélèvement transcutané de biomarqueurs gazeux // Transcutaneous sampling of gaseous biomarkers

ABG-120279 Thesis topic
2024-02-14 Public/private mixed funding
CEA Toulouse III Laboratoire Mesure et Traitement des Signaux Physiologiques
Grenoble
Prélèvement transcutané de biomarqueurs gazeux // Transcutaneous sampling of gaseous biomarkers
  • Health, human and veterinary medicine
Technologies pour la santé et l’environnement, dispositifs médicaux / Défis technologiques / Instrumentation / Sciences pour l’ingénieur

Topic description

La progression de la médecine ambulatoire nécessite le développement de dispositifs médicaux portés sur la personne. Les gaz exhalés comme les gaz transcutanés sont connus pour véhiculer des biomarqueurs représentatifs de pathologies dont le suivi en médecine ambulatoire serait un réel outil de diagnostic et de monitoring. Cependant le suivi en continu des gaz exhalés est inapproprié aux activités de la vie quotidienne, contrairement au suivi des gaz transcutanés qui pourrait être effectué discrètement sans perte de mobilité, par exemple avec un dispositif placé sur l’avant- bras. Par ailleurs mis à part le dioxygène et le dioxyde de carbone, la plupart des biomarqueurs présents dans les gaz transcutanés sont en concentrations très faibles, ils sont donc difficilement détectables. Une façon de contourner cette faible concentration est de réaliser une étape de pré-concentration, c’est-à-dire d’accumuler au cours du temps, et donc de concentrer, suffisamment de molécules pour qu’elles soient plus facilement détectables et mesurables.
L’objectif de cette thèse est donc de développer et d’optimiser un dispositif de prélèvement avec une pré-concentration des gaz transcutanés. Les travaux consisteront notamment à modéliser les échanges gazeux entre la peau et le dispositif afin d’optimiser l’efficacité de la pré-concentration. Le modèle sera confronté aux résultats expérimentaux obtenus avec le prototype développé et l’utilisation de moyens analytiques commerciaux.
Ce sujet requiert une personne très motivée avec des compétences en modélisation et en instrumentation. Des compétences en conception mécanique de dispositifs médicaux seraient un plus.

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The development of wearable medical devices is a fundamental and essential in order to promote ambulatory medicine. Exhaled gases as transcutaneous gases (gases that diffuse through the skin) are known to carry molecules ("biomarkers") representative of pathologies or degradation of the physiological state, the ambulatory monitoring of which would be a real diagnostic and monitoring tool. However, the personal equipment associated to the continuous monitoring of exhaled gases is inappropriate for intensive sports activities, unlike the transcutaneous gases monitoring which could be carried out without losing mobility and discreetly (social impact), for example with a device placed on the forearm. Apart from oxygen and carbon dioxide, most of the biomarkers present are in very low concentrations and are therefore difficult to detect. One way of getting around this low concentration is to carry out a pre-concentration step, i.e. to accumulate over time, and therefore to concentrate enough molecules so that they are more easily detectable and measurable.
The objective of this thesis is therefore to develop and optimise a transcutaneous gas collector and pre-concentrator. The work will consist in particular in modelling the gas exchanges between the skin and the device in order to optimize the efficiency of the pre-concentration. The model will be compared with experimental results on a gas test bench for validation with two biomarkers of interest.
This subject requires a highly motivated person with skills in modelling and instrumentation. Skills in mechanical design of medical devices would be a plus.


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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI) (inactif)
Service : Service des sYstèmes de Mesure pour la Santé
Laboratoire : Laboratoire Mesure et Traitement des Signaux Physiologiques
Date de début souhaitée : 01-10-2024
Ecole doctorale : Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés (MEGEP)
Directeur de thèse : COLIN Stéphane
Organisme : Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse
Laboratoire : Université de Toulouse, CNRS - IMT Mines Albi - INSA - ISAE Supaéro - UT3
URL : https://www.cea.fr/Pages/domaines-recherche/sante-sciences-du-vivant.aspx

Funding category

Public/private mixed funding

Funding further details

Presentation of host institution and host laboratory

CEA Toulouse III Laboratoire Mesure et Traitement des Signaux Physiologiques

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI) (inactif)
Service : Service des sYstèmes de Mesure pour la Santé

Candidate's profile

Physique/Instrumentation/Simulation
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