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Le Collège étudie les problèmes posés par l’enseignement et la recherche en biophysique et en médecine nucléaire et représenter les enseignants de biophysiques et de médecine nucléaire auprès des autorités nationales.

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Laboratoire utltrasons signaux et instrumentation, LUSSI (Tours)

Directeur: Frédéric PATAT
FRE 2448: Université François Rabelais, CNRS Département STIC

Coordonnées

Statut et rattachements :

  • Université François Rabelais
  • Autre organismes : CNRS Département STIC

Identification (type EA, EMI, ERIT-M,…)    FRE 2448

Service Hospitalier associé

  • Médecine Nucléaire In Vivo et Ultrasons
  • Et Centre d’Innovation Technologique Ultrasons

Date (date de déclaration) : Juin 2003

PERSONNELS :

Nombre de chercheurs permanent l’année de déclaration

  • Chercheurs EPST  0
  • CR :         
  • DR :        
  • Enseignants chercheurs et quotité Recherche
  • MCU :    11           
  • PU :        4             
  • Personnels CHRU   2 Ingé, 1 CCA, 1 PH        
  • Autres origines : 
  • Origine  
  • ITA        4              
  • IATOS    

Etudiants en DEA : 4 à 6 par an

Doctorants dans les 4 ans écoulés : 3 thèses par an en moyenne

   Nombre :   11      dont  étrangers : 3

Post-doctorants et ATER dans les 4 ans écoulés

  Nombre :  11       dont  étrangers : 1

durée totale (en mois)  140

Visiteurs 1997- 2002 dans les 4 ans écoulés

durée totale (en mois) 0

THEMATIQUES

Le laboratoire, son activité et ses spécificités

  • Les activités de recherche du LUSSI ont pour objectif la mise au point ou l’amélioration de systèmes de mesure ou d’imagerie par ultrasons. Les deux principaux secteurs d’application sont le diagnostic médical (échographie, vélocimétrie, caractérisation de tissus biologiques) et les mesures industrielles (capteurs, essais non-destructifs, caractérisation de matériaux, débimétrie).
  • Les travaux s’appuient d’une part sur un fort potentiel expérimental en électroacoustique et instrumentation et, d’autre part, sur un savoir faire théorique, notamment en propagation acoustique dans les milieux complexes et en traitement du signal. Pluridisciplinaires par essence, souvent stimulées par une problématique médicale ou industrielle, les recherches font appel à la modélisation autant qu’à l’expérimentation.

Les thèmes de recherche

Les activités de recherche sont menées par trois équipes couvrant les trois domaines suivants :

Dispositifs électroacoustiques

Ce thème concerne la conversion d’énergie électrique en énergie acoustique et vice versa ; à savoir les transducteurs ou capteurs ultrasonores qui sont l’élément déterminant dans bon nombre d’appareils ultrasonores. Les travaux couvrent à la fois la technologie (matériaux piézoélectriques, MEMS) et l’étude de structures complètes telles que les réseaux matriciels de transducteurs. Les mesures font appel à des outils issus de l’électronique haute fréquence ainsi qu’à des systèmes plus spécifiques tels que des cuves automatisées et interféromètres Laser. La modélisation est réalisée par des méthodes aussi variées que la résolution analytique, les schémas électriques équivalents, les différences finies ou les éléments finis.

Interaction ultrasons / matière

Cette thématique regroupe des travaux relativement fondamentaux sur la propagation des ondes ultrasonores dans les milieux complexes, sur l’interaction d’ondes acoustiques avec la lumière et sur l’interaction de plusieurs ondes acoustiques. Des effets tels que la diffusion multiple et des phénomènes non-linéaires sont notamment étudiés, tant d’un point de vue théorique qu’expérimental. Ces travaux trouvent leurs applications dans les autres thématiques du LUSSI, de même que dans des problématiques industrielles de caractérisation de matériaux complexes.

Information et diagnostic

Les recherches de cette thématique visent à extraire de signaux ou d’images ultrasonores une information quantifiée et pertinente permettant une mesure ou un diagnostic fiable. En prise directe avec l’application, souvent médicale (imagerie et caractérisation de tissus biologiques comme l’os, la peau, le sang ou l’œil) mais parfois industrielle (débimétrie dans des milieux multiphasiques), ces travaux nécessitent à la fois une bonne connaissance de l’acoustique et la maîtrise des outils les plus récents en termes de modélisation et d’analyse du signal.

Les équipements

Les principaux moyens expérimentaux du groupe sont :

  • Instrumentation électronique : générateurs et amplificateurs de signaux, appareils de mesure de précision, numériseurs, analyseurs de spectre, analyseurs d’impédance, analyseurs de réseaux ;
  • Cuves de mesures acoustiques : de volumes allant de 1cm3 à 1m3, équipées d’axes de rotation/translation pilotés par ordinateur, d’hydrophones calibrés et transducteurs dans la gamme 0,5-50 MHz ;
  • Deux interféromètres Laser : pour les mesures de déplacements ou de champs acoustiques, sensibilité 10-5 nm/   ;
  • Ateliers mécaniques : micro-techniques et électroniques pour la réalisation de prototypes.

Savoir-faire et technologies

Caractérisation et modélisation de matériaux acoustiques et ferroelectriques, simulations électromécaniques (Eléments finis) , calculs de champs en acoustiques non linéaires, spécifications de capteurs électroacoustiques,  réalisations de capteurs en technologies Silicium micro-usinés (partenariat industriel), réalisations d’instruments spécifiques ultrasonores

Les 5 publications marquantes dans les 4 dernières années

  • [P74]       F. OSSANT, M. LEBERTRE, L. POURCELOT, and F. PATAT, "Ultrasonic characterization of maturation of fetal lung microstructure: An animal study," Ultrasound in Medecine and Biology, vol. 27(7), pp. 157-169, 2001.
  •  [P77]      F. VANDER MEULEN, G. FEUILLARD, O. BOU MATAR, F. LEVASSORT, and M. LETHIECQ, "Theoretical and experimental study of the influence of the particle size distribution on acoustic wave properties of strongly inhomogeneous media," Journal of Acoustical Society of America, vol. 110(5), pp. 2301-2307, 2001.
  • [P78]       A. BOUCAUD, M. A. GARRIGUE, L. MACHET, L. VAILLANT, and F. PATAT, "Effect of sonication parameters on transdermal delivery of insulin to hairless rats," Journal of Controlled Release, vol. 81, pp. 113-119, 2002.
  • [P79]       S. CALLE, J.-P. REMENIERAS, O. BOU MATAR, and F. PATAT, "Ultrasound-stimulated vibro-acoustography imaging with a focused annular array," Ultrasonics, vol. 40, pp. 873-878, 2002.
  • [P85]      M. LETHIECQ, F. LEVASSORT, G. FEUILLARD, and L. P. TRAN HUU HUE, "Piezoelectric materials for ultrasonic medical diagnostics," in Piezoelectric materials in devices, N. Setter, Ed. Lausanne: N. Setter-EPFL, 2002, pp. 211-230 (Ch. 11).

Les 5 contrats marquants dans les 4 dernières années

Sur la période des quatre dernières années, le LUSSI a participé à 34 contrats :

  • 6 projets européens dans le cadre du 5e PCRD et 1 projet EUREKA,
  • 4 contrats avec l’Agence Spatiale Européenne,
  • 7 contrats avec le Ministère chargé de la recherche (contrats ACI, RNTS…),
  • 17 contrats directement avec des entreprises privées ou des collectivités locales.

Brevets et Transferts de technologie

  • Soutien scientifique à la Société Ultrasons Technologies émanant du laboratoire et créée en 1997
  • Commercialisation d’un débitmètre ultrasonore haute précision par Faure-Herman
  • Commercialisation d’un échographe à vocation dermatologique par 2MT
  • Commercialisation d’un système de détection de l’Ostéoporose par DMS

Brevets :

  • [B1]        J.-M. GREGOIRE, D. CARRE, F. PEYRE, J. ELASRI, L. POURCELOT. “ Sonde d’échographie et accessoires ”. Titulaire : 2MT.racheté par IRPF,  Ref INPI: FR98 01371, 1998.
  • [B2]        D. CERTON, C. MONOD, D. PABOIS,  F. PATAT, J.-P. REMENIERAS. “ Débitmètre à ultrasons multicordes ”. Titulaire : Faure-Herman. Ref INPI: FR98 08893, 1998.
  • [B3]        D. CERTON, C. MONOD, D. PABOIS,  F. PATAT, J.-P. REMENIERAS. “ Mesures croisées des signaux acoustiques d’un débitmètre ”. Titulaire : Faure Herman. Ref INPI: FR98 08894, 1998.

Les collaborations locales

  • Champ disciplinaire : Acoustique ultrasonores
    Institutions : CEA, Inserm, IFR 120, et industries
  • Objet :
  • Nature des accords :

Les collaborations nationales

  • Champ disciplinaire : Acoustique ultrasonore
    Institutions : CNRS, Inserm, CEA, ENVA, INRA, et Industries
  • Objet :
  • Nature des accords (5° ou 6° PCRD, autres) :

Les collaborations internationales

Le LUSSI est impliqué dans 7 projets européens dont 6 dans le cadre du 5ème PCRD :

  • DOLPHIN : DOppler Linear Processing for Hydraulics and Imagery New systems.
  • PIRAMID : High sensitivity novel PIezoceRAmics for advanced applications: textured - thick films and MultIlayereD structures.

Nous assurons la coordination scientifique et administrative du projet PIRAMID qui regroupe 14 partenaires, avec un budget total de 6 Meuros.

  • POLECER  : POLar ElectroCERamics.
  • LEAF : LEAd-Free piezoelectric ceramics based on alkaline niobates.
  • UMEDS : Ultrasonography Monitoring for Early Diagnosis of Stroke.
  • TAIA : Three-dimensional Acoustic Imaging Arrays.
  • PIMET : (EUREKA) PIezoelectric Materials for MEdical Transducers.