Study and realization of microwave sensors : application to the determination of the glucose concentration
Etude et réalisation de capteurs hyperfréquences : application à la détermination de la concentration en glucose
Résumé
Today, having reliable data is compulsory for effective diagnosis. One of the ways to obtain accurate data, on a non-invasive way is to use electronic RF sensors. Thus, this category of sensors is gaining importance, especially for biomedical applications. Amongst biomedical parameters, measurement of concentration of glucose in human blood, represents an important need from both qualitative and quantitative points of view. Unfortunately, electromagnetic signature of human blood sample is not exclusively related to glucose concentration, but is also dependent on many other molecules or substances in a complex medium such as blood. In this thesis, work has initially focused on the precise knowledge of the dielectric properties of glucose solutions. Indeed, a detailed knowledge, associated with a precise modeling of the phenomena are extremely important to provide the information necessary for the design and the manufacture of sensors. Also, a significant part of the work has focused on the description of the physical phenomena encountered, and models able to represent the solutions at the desired frequencies and temperatures are proposed. The second part of this thesis proposes two microwave sensors based on two distinct technologies: a planar technology and a waveguide technology. The originality of this work consists in the use of standard tubes such as those used at the Hospital of Brest (CHRU), and filled with an aqueous glucose solution to determine its concentration.
A l’heure actuelle, disposer de données fiables est une nécessité pour poser efficacement un diagnostic. L’une des voies pour obtenir des données précises, et de manière non-invasive est d’utiliser des capteurs électroniques RF. Ainsi cette catégorie de capteurs prend de l’importance, notamment pour les applications biomédicales. Parmi les paramètres biomédicaux les plus suivis, la mesure de la concentration du glucose dans le sang humain, ou glycémie, représente un besoin important tant d’un point de vue qualitatif que quantitatif. Malheureusement, la signature électromagnétique d’un échantillon de sang humain n’est pas liée exclusivement à la concentration de glucose, mais est également dépendante de nombreuses autres molécules ou substances présentes dans un milieu complexe tel que le sang. Dans cette thèse, les travaux se sont orientés dans un premier temps vers la connaissance précise des propriétés diélectriques des solutions à base de glucose. En effet, une connaissance détaillée, associée à une modélisation précise des phénomènes sont extrêmement importantes pour fournir les informations nécessaires à la conception et la fabrication des capteurs. Aussi, une partie importante du travail s’est focalisée sur la description des phénomènes physiques rencontrés, et des modèles capables de représenter les solutions étudiées aux fréquences et températures désirées sont proposés. La seconde partie de cette thèse propose deux capteurs hyperfréquences basés sur deux technologies distinctes : une technologie planaire et une technologie volumique. L’originalité de ce travail consiste notamment à utiliser des tubes standards tels que ceux utilisés au CHRU de Brest, et remplis d’une solution aqueuse de glucose afin d’en déterminer la concentration.
Origine : Version validée par le jury (STAR)