[Home bibliotech]
Home > Les thèses en ligne de l'INP

Conception et modélisation d'actionneurs électroactifs innovants pour l'assistance circulatoire

Leprince, Pascal (2005) Conception et modélisation d'actionneurs électroactifs innovants pour l'assistance circulatoire. (Design and modeling of novel electroactive actuators for circulatory support devices.)

Full text available as:

PDF - Requires a PDF viewer such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
4.68 Mo

Abstract

Notre travail a consisté, via une collaboration étroite entre physiciens et médecins, à explorer 2 axes de recherche d'application des matériaux électroactifs aux fonctions princeps des pompes d'assistance circulatoire. Dans le premier chapitre, nous avons d'abord fait le point sur l'historique de l'assistance circulatoire et sur les résultats cliniques. Nous avons tout particulièrement insisté sur l'évolution du concept même d'utilisation de l'assistance circulatoire, passant du traitement provisoire en attente de transplantation à un traitement à part entière de l'insuffisance cardiaque. Dans le second chapitre, nous avons passé en revue les différents procédés technologiques utilisés pour la réalisation des assistances circulatoires. Après une description succincte des systèmes pneumatiques anciens, nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux systèmes électromagnétiques. Ceci nous a amené dans le troisième chapitre, à décrire la conception d'un actionneur innovant, intégrant les fonctions pompe et valve d'une assistance circulatoire et n'utilisant aucune liaison mécanique directe. Cet actionneur est constitué d'une enveloppe élastique remplie d'un fluide magnétorhéologique, déformée et translatée par application d'un champ magnétique. A l'aide du tenseur de Maxwell la distribution des forces de déformations a été déterminée théoriquement. Un banc d'essai magnétohydraulique a été réalisé afin de tester les conditions de fonctionnement. Le quatrième chapitre a consisté à décrire le développement d'un mécanisme antithrombotique piézoélectrique. Après avoir passé en revue les autres méthodes utilisées pour limiter les phénomènes thrombo-emboliques au sein des assistance circulatoires, nous avons d'abord décrit la mise au point et la validation d'un modèle expérimental de circuit visant à obtenir de façon reproductive la formation de caillots. Puis, nous avons étudiés l'action de vibrations produites par un actionneur piézoélectrique sur la formation de caillots. Ce travail nous a permis de mettre en exergue le caractère indispensable d'un étroite collaboration entre des spécialités éloignées. Elle a aboutit a la réalisation de 2 actionneurs, dont l'un intègre la fonction de pompe et de valve. Les matériaux électroactifs utilisés nous semblent particulièrement bien adaptés à la réalisation de ces actionneurs, tant pour l'expérimentation que pour des applications potentielles à moyen terme. ABSTRACT : Our goal was to explore 2 innovative approaches of using electroactive materials to replace main functions of circulatory support devices through a close collaboration between physic researchers and medical doctors. In the first chapter we summarized mechanical circulatory support device history and pointed out actual clinical results. We particularly focused on the evolving concept of clinical use of mechanical circulatory support device from bridge to transplantation to destination therapy. In the second chapter we analysed the different technologies used as actuators in the field of mechanical circulatory support devices with special emphasis of electromagnetic devices. This lead us in the third chapter to describe a novel actuator characterized by integration of both valve and pump functions and by the absence of direct mechanical link. This actuator is made of an elastic envelope, filled with a magnetorheological fluid, deformed and driven using a magnetic field. Maxwell tensor method was used to determine the distribution of deformation forces. A magnetohydraulic bench was built up to test functioning parameters. In the fourth chapter we described the conception of a piezoelectric based anti-thrombotic device. We first analysed the different methods used to limit thrombus formation in mechanical circulatory support devices. Then we described the conception and validation of a circulating blood filled circuit to study clot formation. Finally we studied the effect of the application of vibrations to the wall of the circuit to modify clot formation. Our study pointed out the necessity of close collaboration between different specialties. It lead to the conception of 2 actuators, one showing the integration of 2 functions: the pump and the valve. Electroactive technologies we used were well adapted to the conception of these actuators for experimentation as well as for potential mid-term applications.

Department or laboratory:Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle - LEEI (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Nogarède, Bertrand
Uncontrolled Keywords:Assistance circulatoire - Insuffisance cardiaque - Thrombose - Matériaux électroactifs - Fluide magnétorhéologique - Matériaux piézoélectriques. KEYWORDS : Mechanical circulatory support device - Heart failure - Thrombosis - Electroactive technologies - Magnetorheologic fluid - Piezoelectric components.
Subjects:Electrical engineering
Deposited On:07 September 2006

Archive Staff Only: edit this record


Contacts | Infos légales | Plan du site | Intranet

(c)INP de Toulouse 2012 - Tous droits réservés. -  INP Communication