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Transmission de puissance sans fil pour micro-robots contrôlables à distance pour applications biomédicales

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Autonomie et Intégration des Capteurs

Electronique, physique appliquée, automatique

01-01-2021

PsD-DRT-21-0004

nicolas.garraud@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Ce projet s'inscrit dans le cadre du développement de micro-robots contrôlables à distance pour la chirurgie non-invasive du futur. Un des principaux verrous technologiques limitant l'intégration de capteurs et actionneurs est le manque d'énergie embarquée disponible. Le projet consiste à développer une technologie de transmission de puissance sans fil tout en conservant le contrôle de la position spatiale du robot. La première étape consistera à démontrer la faisabilité de transmettre de fortes puissances tout en manipulant le robot dans les trois dimensions. Le système comprenant une plateforme de bobines magnétiques et le robot magnétique sera modélisé (modélisation analytique, simulation par éléments finis?) afin de déterminer les grandeurs d'influences et les limites de la technologie et les comparer à la littérature. Après dimensionnement, le système sera fabriqué et assemblé en intégrant la plateforme, le système de puissance, le système de commande et les interfaces graphiques pour aboutir à un premier démonstrateur avec un robot basique. La deuxième étape consistera à démontrer la faisabilité d'alimentation à distance de fonctions capteurs-actionneurs qui ont un intérêt pour les applications biomédicales. Différents capteurs et actionneurs seront alors intégrés avec leur électronique, et les fonctions seront démontrées dans un milieu représentatif. Le(la) post-doctorant(e) sera en charge de la réalisation technique du projet et sera source de propositions innovantes. Il (elle) pourra s'appuyer sur une équipe d'experts, ainsi que sur les électroniciens et mécatroniciens du laboratoire pour la réalisation du système. Il est attendu que le(la) post-doctorant(e) valorise ses travaux via des publications scientifiques, des dépôts de brevets et des participations à des conférences.

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Optimisation de chaines énergétiques hybrides pour navires

DPLOIRE (CTReg)

Autre DPLOIRE

Docteur en génie électrique, automatique et/ou calcul scientifique

01-01-2021

PsD-DRT-21-0006

florian.dupriez-robin@cea.fr

Solutions avancées pour l'hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique (.pdf)

Ce Postdoc porte sur le développement d'une méthodologie et d'un outil numérique de définition, dimensionnement et optimisation de chaines énergétiques hybrides dédiées aux navires. En sus des besoins énergétiques sur un profil opérationnel dynamique, Il devra prendre en compte les contraintes inhérentes à l'intégration d'un système de propulsion et le stockage de l'énergie électrique et/ou carburant associé : disponibilité de la puissance en fonction de l'état de mer, stabilité du navire, masses et volumes exploitables à bord, règlementation, stratégie de ravitaillement, ?. Une analyse bibliographique permettra dans un premier temps de synthétiser les besoins, critères et contraintes à prendre en compte dans l'outil pour optimiser l'étape de définition et dimensionnement de la chaine énergétique. Il en découlera un niveau de représentativité et une méthodologie nécessaires pour la modélisation de l'ensemble des composants et la simulation d'un navire « du réservoir à l'hélice ». L'outil devra donc permettre d'intégrer des stratégies avancées d'optimisation énergétique allant au-delà d'une approche heuristique. Une fois la problématique et la fonction objectif formalisées, l'outil devra permettre une optimisation multi-objectifs de l'architecture et du dimensionnement de la chaine énergétique sur un ensemble de critères et contraintes paramétrables : consommation, émissions polluantes, manoeuvrabilité, capacité de stockage à bord, ?Il sera évalué sur deux cas d'usage qui seront définis en début de projet.

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Optimisation d'un réseau de magnétomètres à pompage optique pour l'imagerie médicale

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Magnétométrie et Tests Electroniques

Doctorat en physique atomique, ingénierie optique

01-01-2020

PsD-DRT-20-0007

agustin.palacioslaloy@cea.fr

Notre laboratoire travaille sur des magnétomètres à pompage optique (OPM) basés sur des atomes métastables d'hélium-4. Notre principale réalisation au cours des dernières années a été la conception et la qualification spatiale des OPM les plus avancés disponibles pour l'exploration spatiale, lancés dans le cadre de la mission Swarm de l'ESA [1]. Avec cette même espèce, nous avons développé des OPM pour l'imagerie médicale du cerveau (MEG) et du c?ur (MCG), qui présentent l'avantage de fonctionner à température ambiante. Le développement de ces techniques d'imagerie est une opportunité pour mieux comprendre et diagnostiquer des pathologies telles que l'épilepsie, la maladie d'Alzheimer ou l'arythmie. Il y a quelques années, nous avons effectué des mesures de validation de principe avec des versions primitives de nos capteurs [2,3]. Après avoir acquis une meilleure compréhension de la physique de nos capteurs [4], nous développons actuellement des réseaux d'OPM et collaborons avec plusieurs équipes cliniques afin de les tester. Le candidat devra contribuer au développement de réseaux d'OPM. Il s'agit principalement de travaux expérimentaux visant à tester et à améliorer les prototypes actuels de réseaux OPM médicaux : diminuer le bruit intrinsèque du capteur et d'identifier le meilleur moyen de construire des architectures robustes et reproductibles de réseaux d'OPM de plusieurs dizaines ou centaines de capteurs. Ce travail sera réalisé au sein d'une équipe multidisciplinaire, composée de chercheurs, d'ingénieurs expérimentés, ainsi que de doctorants et post-doctorants, spécialisés dans les domaines de l'optique, des lasers, du magnétisme et de l'électronique. Il s'appuiera également sur des collaborations avec des équipes de recherche médicale. [1] http://smsc.cnes.fr/SWARM [2] S. Morales et al., Phys. Med. Biol. (2017). [3] E. Labyt et al., IEEE Transactions on Medical Imaging (2019) [4] F. Beato et al. Physical Review A (2018)

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Deploiement d'un réseau de magnétomètres à pompage optique dans des environnements cliniques

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Magnétométrie et Tests Electroniques

Doctorat en physique ou neurosciences

01-01-2020

PsD-DRT-20-0009

agustin.palacioslaloy@cea.fr

Notre laboratoire travaille sur des magnétomètres à pompage optique (OPM) basés sur des atomes métastables d'hélium-4. Notre principale réalisation au cours des dernières années a été la conception et la qualification spatiale des OPM les plus avancés disponibles pour l'exploration spatiale, lancés dans le cadre de la mission Swarm de l'ESA [1]. Avec cette même espèce, nous avons développé des OPM pour l'imagerie médicale du cerveau (MEG) et du c?ur (MCG), qui présentent l'avantage de fonctionner à température ambiante. Le développement de ces techniques d'imagerie est une opportunité pour mieux comprendre et diagnostiquer des pathologies telles que l'épilepsie, la maladie d'Alzheimer ou l'arythmie. Nous avons effectué des mesures de validation de principe avec des versions primitives de nos capteurs [2,3]. Après avoir acquis une meilleure compréhension de leur physique [4], nous développons actuellement des réseaux d'OPM et collaborons avec plusieurs équipes cliniques. Ce poste a pour objectif de contribuer au développement et au déploiement d'un réseau d'OPM dans les environnements cliniques, où ils vont être testés par plusieurs de nos équipes de recherche médicale partenaires en neurologie et en cardiologie. Le candidat doit pouvoir déployer et utiliser les capteurs dans ces environnements, résoudre les problèmes pratiques et apporter des informations sur les améliorations nécessaires. Il participera également à la mise en ?uvre de certaines de ces améliorations et à leurs tests en laboratoire. Ce travail sera réalisé au sein d'une équipe multidisciplinaire, composée de chercheurs spécialisés dans les domaines de l'optique, des lasers, du magnétisme et de l'électronique. Il s'appuiera également sur des collaborations avec des équipes de recherche médicale. [1] http://smsc.cnes.fr/SWARM [2] S. Morales et al., Phys. Med. B [3] E. Labyt et al., IEEE Transactions on Medical Imaging (2019) [4] F. Beato et al. Physical Review A (2018)

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Développement de la spectroscopie de masse à temps de vol tandem pour les applications en micro et nanotechnologies

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces

Doctorat en chimie, physique ou science des matériaux

01-12-2020

PsD-DRT-21-0011

jean-paul.barnes@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

Le CEA-LETI cherche à recruter un chercheur ou une chercheuse postdoctoral(e) pour développer des nouvelles applications de spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) pour des applications en micro et nanotechnologies. Le ou la candidat(e) travaillera avec un nouvel instrument équipé avec un spectromètre de masse à temps de vol tandem, un FIN in-situ et un canon à cluster d'argon. Le projet de recherche sera articulé autour de trois axes ; - Développent des méthodes corrélatives entre TOF-SIMS, AFM, XPS et Auger - Amélioration de la sensibilité et efficacité des fragmentions dans la spectromètre tandem MS - Développement des applications 3D FIB-TOF-SIMS amélioration de la résolution spatiale. Le ou la candidat(e) aura accès à une gamme étendu d'instruments à l'état de l'art sur la plateforme de nanocaractérisation du CEA Grenoble, pourra bénéficier des échantillons fait à façon issus des différentes filières technologiques du LETI. Ce projet sera mené en étroite collaboration avec l'équipementier.

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Etude de l'activation induite dans les accélérateurs utilisés pour la production de radio-isotopes à des fins médicales, afin d'optimiser les opérations liées à leur démantèlement

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire de Métrologie de la Dose

Physique des particules, Simulation Monte-Carlo, C++

01-01-2021

PsD-DRT-21-0012

jean.gouriou@cea.fr

La radioactivité induite par activation dans les installations utilisant des accélérateurs de particules pour des applications médicales conduit à la création de déchets radioactifs. La caractérisation précise des pièces activées est essentielle pour les opérations de démantèlement de ces installations afin d'identifier les bonnes filières d'entreposage et de recyclage des déchets radioactifs. En France, le LNHB, en tant que laboratoire du CEA et laboratoire de métrologie pour les rayonnements ionisants désigné par le LNE, a récemment commencé à s'impliquer dans l'estimation de l'activation induite dans les accélérateurs utilisés pour la production de radio-isotopes à des fins médicales, principalement des cyclotrons, afin d'optimiser leur démantèlement. Compte tenu du nombre grandissant des installations arrivant en fin de vie, les autorités de sûreté et les organismes en charge de la gestion des déchets s'intéressent de près à la caractérisation des déchets générés. Cette caractérisation doit être la plus précise possible en termes de niveau d'activation et d'identification des radio-isotopes créés par activation afin d'identifier les actions appropriées pour la gestion de ces déchets. Le sujet de cette étude a comme objectif de répondre à cette demande. Les principales étapes prévues dans ce projet sont : (1) la modélisation par méthode Monte Carlo de la géométrie d'un accélérateur utilisé pour la production des radio-isotopes médicaux ; (2) la caractérisation du champ neutronique produit lors du fonctionnement de cet accélérateur ; (3) la caractérisation de la radioactivité induite par les particules des faisceaux primaires accélérés et les neutrons secondaires dans les divers matériaux composant l'accélérateur ; (4) l'utilisation des résultats des 2 étapes précédentes afin de déterminer avec précision le spectre radiologique complet (i.e. la liste des principaux radio-isotopes contributeurs à la radioactivité induite) dans chaque composant.

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