Дисертації з теми "Électromyographie de surface à haute densité"

Les signaux électromyographiques de surface (sEMG) correspondent aux signaux électriques composés par les potentiels d’action produits par les unités motrices d’un muscle actif et enregistrés par des électrodes de surface. Les signaux sEMG sont largement utilisés dans la médicine, le contrôle des prothèses et plus généralement dans les études biomécaniques portant sur l’analyse du mouvement humain. Les signaux sEMG sont très souvent utilisés comme un indicateur d’activation musculaire.Bien que présentant un intérêt évident, l’utilisation de ces signaux reste difficile compte tenu qu’ils sont souvent susceptibles d’interférence (diaphonie, ou plus communément « crosstalk ») entre les muscles contigus, parfois même éloignés. Cette contamination croisée est particulièrement présente pour des muscles présents dans un volume restreint, ce qui est le cas des muscles extenseur de l’index et du petit doigt, extensor indicis et extensor digiti minimi. L’interférence induit la réduction de la précision de l’estimation des activations musculaires et reste, à ce titre, un problème important et récurrent de la biomécanique. Afin que les signaux sEMG puissent être utilisés de manière plus robuste en biomécanique, il convient de réduire cette interférence avant de procéder à l’estimation des activations musculaires. Les activations individuelles des muscles participant au mouvement correctement estimées peuvent être utilisées comme données d’entrées d’un modèle biomécanique. Cette démarche, nommée dynamique directe, permet notamment d’estimer la force externe produite par le système et dans un second temps de comparer cette dernière avec la mesure réalisée grâce à un système dynamométrique. En ce sens cette démarche permet une validation indirecte des estimations réalisées à partir des signaux sEMG. Dans le cadre de cette thèse, nous avons modélisé le doigt et plus particulièrement le mécanisme extenseur qui est une structure qui transmet les forces des muscles-extenseurs aux articulations digitales. Cette structure est très mal connue du point de vue biomécanique et le plus souvent représentée par un ensemble des coefficients établis sur l’analyse de mains de cadavres dans des situations très particulières et standardisées (doigts en extension). Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse était double : (1) améliorer l’estimation de la force au bout du doigt à partir des mélanges des sEMG sur la base d’extraction des activations des signaux sEMG des muscles extensor indicis et extensor digiti minimi, et (2) modélisation biomécanique du mécanisme extenseur du doigt. Pour cela, les signaux sEMG ont été enregistrés avec une matrice d’électrodes de surface haute densité à 64 capteurs. Ensuite, l’extraction des activations musculaires a été réalisée sur la base d’une procédure de classification des potentiels détectés en utilisant les invariants musculaires que sont la direction de propagation et la profondeur de l’unité motrice à l’origine du signal.Dans un deuxième temps, un modèle biomécanique précis du mécanisme extenseur du doigt a été créé, qui contient les tendons et les principaux ligaments représentés par des bandes et des surfaces élastiques. Un algorithme de paramétrage du modèle a été proposé. Ce type d ‘approche est nécessaire pour mieux décrire les déformations du système anatomique dans des situations de mouvement sain ou pathologique.Cette démarche a montré qu’elle était pertinente pour l’étude biomécanique du doigt. Elle présente des utilisations judicieuses pour les études biomécaniques portant sur l’évaluation clinique, la réhabilitation et le contrôle des prothèses myoélectriques
The surface electromyographic signals (SEMG) are the electric signals, composed of electric potentials. These potentials are produced by the recruited motor units of an active muscle and captured by the surface electrodes. The SEMG signals are widely used in medicine, prosthesis control and biomechanical studies as an indicator of muscle activity.However, SEMG measurements are usually subjects of crosstalk or interference from nearby muscles. It appears when two or more muscles situated close to each other are active during a SEMG recording. An example of such muscles are the extensors of index and little finger, extensor indicis and extensor digiti minimi, situated close to each other and creating a significant amount of mutual crosstalk when simultaneously active. The crosstalk causes precision decrease of SEMG-based estimation of muscle activations. Hence, the crosstalk-reducing problem must be preliminary solved before muscle activation evaluation.Once the activations of individual muscles are estimated from the mixture, they may be used as an input of a finger biomechanical model to calculate a fingertip force. These models usually contain an extensor mechanism of the finger, which is a structure, transmitting the force from the extensor muscles to the finger joints. This structure is often taken into account as a set of coefficients. However, there is a lack of study about how these coefficients vary with posture, applied force, and subject variability.The purpose of this work is to improve the finger force estimation from the crosstalk-contaminated signals for isometric tasks by extracting the activations of individual muscles and improving the finger biomechanical model.Firstly, the SEMG signals were recorded with high-density surface electromyographic (HD-EMG) electrode matrix. The extraction was based on classifying the detected potentials according their propagation direction and depth of originating motor unit.Secondly, a precise biomechanical model of the finger extensor mechanism was created, containing the principal tendons and ligaments. The algorithm of the model parametrization was proposed as well.The proposed methods of muscle activation estimation along with the created extensor mechanism model may be used for calculating the fingertip force and internal tissues deformations for normal or pathological fingers

Avec le vieillissement de la population, préserver la fonction musculaire est important pour éviter la perte de mobilité et d'autonomie. De nos jours, la prévention de la maladie musculaire, la sarcopénie, est une préoccupation majeure et des facteurs de risque importants tels que l'âge avancé ainsi que des facteurs modifiables, notamment une faible activité physique et une alimentation déséquilibrée ont été identifiés. Compte tenu de la croissance des populations plus âgées et de la diminution de l'activité physique, qui touche également les jeunes citoyens, la sensibilisation à la qualité musculaire peut être cruciale pour promouvoir un vieillissement en bonne santé dans nos sociétés. Les besoins en évaluations fonctionnelles musculaires ont été exprimés par les chercheurs et les cliniciens. Le groupe de travail européen sur la sarcopénie chez les personnes âgées (EWGSOP) recommande de définir la sarcopénie comme la présence à la fois d'une faible masse musculaire et d'une faible fonction musculaire (force et performance physique). Pour cela, nous avons développé une méthode d’évaluation du vieillissement musculaire, en utilisant une technologie ambulatoire et non invasive, appelée technologie d'électromyographie de surface haute densité (HD-sEMG), à travers un projet de recherche clinique sur cinq catégories d'âge (25 à 74 ans), actifs et sédentaires. Nous avons réalisé une étude comparative avec une analyse complète et multimodale du rectus femoris (RF), muscle impliqué dans les mouvements de la vie quotidienne, pour dévoiler le potentiel prometteur de la technique HD sEMG, par rapport aux techniques cliniques classiques, l’objectif étant de détecter les changements précoces de la qualité de la fonction musculaire impactée par le vieillissement et le niveau d'activité physique. La partie clinique de ce projet de thèse a été financée par une subvention européenne, EIT Health. En analysant principalement la dynamique de contraction musculaire et l'intensité du rectus femoris, nos résultats ont montré que la technique HD-sEMG, était capable de discriminer entre les cinq catégories d'âge de sujets sains physiquement actifs. Plus intéressant encore, les scores HD-sEMG proposés discriminaient entre les participants actifs et sédentaires, de la même catégorie d'âge (45-54 ans), contrairement aux paramètres cliniques et aux autres techniques couramment utilisées (absortiométrie biphotonique par rayons X, DXA et échographie). De plus, ces scores pour les participants sédentaires de cette catégorie d'âge étaient significativement plus proches de ceux des participants actifs des catégories d'âge supérieures (55-64 ans et 65-74 ans). Cela suggère fortement qu'un mode de vie sédentaire semble accélérer le processus de vieillissement musculaire au niveau anatomique et fonctionnel, et ce processus accéléré subtil peut être détecté par la technique HD-sEMG. Ces résultats préliminaires prometteurs pourraient contribuer au développement d’un outil intéressant aux cliniciens pour améliorer à la fois la précision et la sensibilité de l'évaluation musculaire utile pour les programmes de prévention et de réadaptation afin d'éviter ou de retarder la sarcopénie, problème de santé publique actuel alerté par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et promouvoir un vieillissement en bonne santé
With the aging of the population, preserving muscle function is important to prevent loss of mobility and autonomy. Nowadays, the prevention of the muscle disease, sarcopenia, is a major concern and important risk factors such as older age as well as modifiable factors including low physical activity and unhealthy diet have been identified. Considering the growth of older populations and the decreased physical activity, which also includes young citizens, muscle quality awareness can be crucial in promoting a healthy aging process in our societies. Muscle functional assessments needs were expressed by researchers and clinicians, The European Working Group on Sarcopenia in Older People (EWGSOP) recommends defining sarcopenia as the presence of both low muscle mass and low muscle function (strength, and physical performance). For this purpose, we have developed a method for muscle aging evaluation, using an ambulatory and non-invasive technology, called high-density surface electromyography (HDsEMG), through a clinical research project on five age categories (25 to 74 yrs.). We performed a comparative study with a complete and multimodal analysis of the rectus femoris, muscle involved in daily life motions, in order to reveal the promising potential of the HD-sEMG technique, compared to conventional clinical techniques, to detect early changes in the quality of muscle function impacted by aging and physical activity level. The clinical part of this thesis project was funded by a European grant, EITH Health. By analyzing both muscle contraction dynamics and intensity of the rectus femoris, our results showed that the HD-sEMG technique, was able to discriminate between the five age categories of healthy physically active subjects. More interestingly, the proposed HD-sEMG scores discriminated between active and sedentary participants, from the same age category(45-54 yrs.), in contrary to clinical parameters and others usual techniques (dual-energy x-ray absorptiometry, DXA and ultrasonography). In addition, these scores for sedentary participants from this age category were significantly closer to those of active participants from higher age categories (55-64 yrs. and 65-74 yrs.). This strongly suggests that sedentary lifestyle seems to accelerate the muscle aging process at both anatomical and functional level, and this subtle accelerated process can be detected by the HD-sEMG technique. These promising preliminary results can contribute to the development of an interesting tool for clinicians to improve both accuracy and sensitivity of functional muscle evaluation useful for prevention and rehabilitation to avoid the effects of unhealthy lifestyle that can potentially lead to sarcopenia. This can support also the actual public health concern alerted by Word Health Organization (WHO) regarding aging and sarcopenia, to promote healthy aging

En sismique pétrolière, les ondes de surface représentent encore un sujet d'investigation important, le plus souvent pour s'affranchir du fait qu'elles masquent les informations de la profondeur véhiculées par les ondes de volume. D'autre part, les expérimentations à l'échelle du laboratoire restent relativement peu usitées pour des études impliquant un grand nombre de points de mesure. Dans ce contexte, cette thèse a d'abord permis de valider un environnement de laboratoire automatisé, adapté à l'étude des ondes de surfaces, présentant en particulier un mélange " ondes de surface - ondes de volume " comparable à celui rencontré en sismique pétrolière. Dans un deuxième temps, ondes de surface et ondes de volume ont pu être séparées efficacement par traitement d'antennes. Après séparation, il devenait possible de suivre les variations de temps d'arrivées des ondes en présence de modification du milieu en surface et/ou en profondeur comme dans le cas d'une surveillance de réservoir d'hydrocarbure (4D). Une étude 4D complète a donc été réalisée, permettant de suivre non seulement les variations de temps d'arrivées mais également d'amplitude et de directions de départ et d'arrivées des ondes. Une méthode pour compenser les variations de vitesses parasites de la proche surface à été proposée. Cette étude de données laboratoire a été complétée par une étude utilisant des données terrains. En outre, l'adaptation d'algorithme haute résolution a permis de considérer les cas d'ondes se propageant avec des angles très voisins. Enfin, en tirant partie de la haute densité spatiale de points d'acquisitions permise par l'environnement mis en place, une étude comparée de deux dispositifs - l'un théoriquement idéal mais peu réaliste et l'autre économiquement viable sur le terrain mais moins efficace - a permis de s'attaquer au problème des ondes de surface réfléchies sur des diffractants qui perturbent beaucoup les acquisitions actuelles. Une nouvelle solution de filtrage a été proposée pour le deuxième cas.

La sismique pétrolière est un domaine d'innovation continue depuis plus d'un siècle. Une part non négligeable des études concerne la séparation des différentes ondes se propageant dans le milieu exploré, en particulier les ondes de surface. A petite profondeur, les ondes de surfaces servent à la tomographie. Bien les connaître et les modéliser permet d'imager la proche surface. Quand la prospection est tournée vers les grandes profondeurs – soit 95% de l'industrie géophysique - ces ondes masquent les ondes de volume qui contiennent les informations sur les couches profondes. Il est donc fondamental de pouvoir s'en affranchir et l'étape de séparation est des plus importantes. Les ondes de surface peuvent cependant être utilisées pour une meilleure connaissance de la proche surface, ce qui permet d'en déduire après coup des paramètres utilisables pour améliorer l'imagerie en profondeur. La recherche s'est renouvelée dans ce domaine du fait de l'impulsion récente donnée par l'imagerie sismique passive à partir du bruit sismique ambiant ou la mise en place de nouvelles géométries d'acquisition. En parallèle, l'étude des champs pétroliers existants pour une meilleure exploitation tend à se développer dans l'industrie. La maîtrise de l'imagerie 4D (3 dimensions d'espace + le temps, appliqués à la surveillance de réservoir) devient dès lors une activité clé pour la recherche dans laquelle les variations des paramètres du sous-sol sont estimées. Le travail de thèse réalisé est issu des constatations suivantes : - En dépit de travaux très riches, les ondes de surface représentent encore un sujet d'investigation important en exploration géophysique. - Les expérimentations à l'échelle du laboratoire restent relativement peu usitées en géophysiques, en particuliers pour des études impliquant un grand nombre de points de mesure. La première partie de la thèse a permis de valider un environnement de laboratoire adapté à l'étude des ondes de surfaces, en particulier la mise en évidence d'un mélange « ondes de surface – ondes de volume » analogue à celui rencontré lors d' acquisitions terrestres. Ceci a pu être réalisé grâce à des gels d'Agar-agar de forte densité et la mise en place d'une chaine d'acquisition automatisée impliquant des réseaux de sources et de récepteurs denses. Une deuxième partie a permis de séparer les ondes de surface et les ondes de volume à l'aide de traitement d'antennes. Après séparation des ondes, il devient possible de suivre leurs variations de temps d'arrivées en présence de modification du milieu en surface et/ou en profondeur comme dans le cas d'une surveillance de réservoir en sismique pétrolière (4D). Une étude 4D complète a donc été réalisée, permettant de suivre non seulement les variations de temps d'arrivées mais également d'amplitude et de directions de départ et d'arrivées des ondes. Une méthode pour compenser les variations de vitesses parasites de la proche surface à été développée. Cette étude a été complétée par une étude issue de données terrains. Les profils de vitesse rencontrés sur le terrain font état de vitesses relativement faibles en surface. La conséquence en est que les différentes ondes de volume issues de la profondeur arrivent avec des angles d'incidences faibles et voisins les uns des autres. Les méthodes classiques de séparation d'ondes étant souvent inefficaces à ces angles, un chapitre a été consacré à l'étude des algorithmes de haute résolution dans le cadre de l'exploration sismique. Enfin, en tirant partie de la haute densité spatiale de points d'acquisitions rendue possible par l'environnement mise en place, une étude comparée de deux dispositifs - l'un théoriquement idéal mais peu réaliste et l'autre économiquement viable sur le terrain mais moins efficace - a permis de s'attaquer au problème des ondes réfléchies sur des diffractants en surface qui perturbent beaucoup les acquisitions actuelles. Une nouvelle solution de filtrage a été proposée pour le deuxième cas
Seismic exploration is a continuous innovation domain since more than one century. A significant part of the studies consists in separating the various waves propagating in the medium, especially surface waves. In the near-surface, surface waves are useful for tomography. Near-surface imaging becomes possible if they are well modelised. When exploration is dedicated to depth – meaning more than 95% of the seismic exploration business – the surface waves mainly hide body waves, which contains the informations related to the depth. Body and surface wave separation then becomes a fundamental task. In these situations, the surface waves can nevertheless be used to better know the near surface. It allows computing parameters usable to better the depth imaging. Research knew recent developments in this domain due to the recent impulsion given by the passive seismic imaging from ambient noise and the study of new acquisition designs with high spatial density. In parallel, the oil fields study for better exploitation is growing as a new industrial development axis. 4D (i.e. 3 spatial dilensions + time) imaging mastering becomes a key research activity, in which sub-surface parameters are estimated and monitored. This PhD thesis comes from the following remarks: - Despite rich works, surface waves are still an important research issue in seismic exploration. - Laboratory scale experiments know relatively few investigations, especially for high density acquisition design. The first step has been dedicated to the set up and the validation of a complete acquisition environment in the laboratory, adapted to surface wave study and high spatial density. Using Agar-agar phantoms, a mix of S body waves and Rayleigh surface waves comparable to the on-field P body waves and Rayleigh wave mix has been highlighted. Then, using array processing, wave separation has benne successfully demonstrated. After waves separation, it becomes possible to follow their arrival time variation in presence of surface and/or depth variation in the medium, as in reservoir monitoring conditions. A complete 4D study has been performed, allowing not only the arrival time monitoring but also amplitude and arrival and launch directions. A method has been proposed to compensate the near-surface spurious variations. An adaptation of the method on a field data set is then performed. Generally, velocity profiles on the field show weak velocities in the sub-surface. As a consequence, the various waves coming from the depth have weak and comparable incidences angles. Classical separation method using array processing are usually insufficient to work with such incidence angles set. For this reason, a complete part of this work has been dedicated to the study of high resolution algorithms in the frame of seismic exploration and their adaptation. At the end, taking advantage of the high spatial density allowed by the laboratory environment, a comparative study of two designs – the first one theoretically ideal but somewhat unrealistic and the second one more viable economically but less efficient – has been performed to address the scattered waves filtering issue. For the second design, a new filtering method has been proposed to enhance the scattered waves filtering

Modification de surface des alliages à base de Ti et de Ni par faisceau d'électrons de haute courant pulsé a été effectuée avec des intentions de la compréhension de la modification de la couche fondue et les mécanismes de pénétration de trempe que les deux devraient dépendre de la nature du matériau et son orientation. Il a été constaté que α 'ou α''martensite a été formée sur la surface Ti alliage traité. Le taux de refroidissement a été estimée en utilisant la taille des grains avant-β dans les alliages Ti TA15. Le niveau de stress induit par le traitement HCPEB a été estimée en utilisant le déclenchement des contraintes de stress induite transformation de phase martensitique α''. La croissance épitaxiale a été observée dans la surface fondue couches de la HCPEB traités à base de nickel alliages monocristallins AM1 (100) et (111). Une zone de substrat durcis en raison de la présence de dislocations à haute densité et un substrat adoucir la zone en raison de la brutalité des précipités ont été trouvés. Il a été constaté densité de cratères des superalliages à base de nickel monocristallin est un ou deux ordres de grandeur plus faible que celle des matériaux métalliques étudiés précédemment. En examinant la morphologie du cratère, trois étapes de la formation de cratères ont également été proposés
Surface modification of Ti and Ni base alloys by high current pulsed electron beam has been carried out with intentions of understanding of the modification in the melted layer and the mechanisms of deep hardening that both should depend on the nature of the material and its orientation. It was found that α’ or α’’ martensite has been formed on the treated titanium alloy surface. The cooling rate was estimated by using an empirical equation with the size of the prior-β grains in TA15 titanium alloys. The stress level induced by HCPEB treatment was experimentally estimated by using the triggering stress for stress-induced α’’ martensitic phase transformation. Epitaxial growth was observed in the surface melted layers of the HCPEB treated Ni-base single crystal superalloys AM1 (100) and AM1 (111). Significant difference in deep hardening between the AM1 (100) and AM1 (111) samples are also observed. A substrate hardened zone due to the presence of high density dislocations induced by the stress generated by the HCPEB treatment and a substrate soften zone due to the coarsening of the precipitates have been found. It was found crater density of the Ni-base single crystal superalloys is one or two orders of magnitude lower that of the previously studied metallic materials. Through examining the crater morphologies in details, three stages of the formation of craters have also been proposed

Nos besoins en stockage de données sont explosifs ; générés par des contenus multimédia dont la taille croît coontinuellement, ce qui conduit à une course effrénée à la performance des disques optiques. Cependant, des limites physiques sont rapidement atteintes. Parmi celles-ci, le phénomène de diffraction des ondes lumineuses a limité la capacité du Compact Disc (CD), du DVD et dictera encore celle du « Blu-ray ». Cette thèse se propose de franchir cette barrière à travers une étude approfondie d'une tête optique en champ proche. En effet le système actuel de lecture des disques utilisant l'immersion solide est passif vis-à-vis de la nature du champ proche. Il sera optimisé pour donner une capacité de stockage 40% plus élevée. Mais la demande du marché des disques optiques exige d'aller plus loin encore. La théorie de l'indice négatif, très controversée, se révèlera cependant pertinente, et inspirera toute la suite du travail. Le matériau à indice négatif est la solution utopique au passage sous la limite de résolution, et ses propriétés vont inspirer une lentille photonique à super-résolution. Dans cette lentille conçue pour le champ proche, les plasmons de surface qui sont excités aux interfaces entre l'argent et le verre seront convertis en ondes propagatives grâce à une structuration de motif plus petit que la longueur d'onde. Ces ondes transportent l'information au détecteur à travers la tête optique. Le fonctionnement du composant sera démontré dans un montage expérimental où il permettra de recouvrer un signal à la longueur d'onde de 488nm, mais porteur d'information d'objets de 60nm de taille.

La sismique pétrolière est un domaine d'innovation continue depuis plus d'un siècle. Une part non négligeable des études concerne la séparation des différentes ondes se propageant dans le milieu exploré, en particulier les ondes de surface. A petite profondeur, les ondes de surfaces servent à la tomographie. Bien les connaître et les modéliser permet d'imager la proche surface. Quand la prospection est tournée vers les grandes profondeurs - soit 95% de l'industrie géophysique - ces ondes masquent les ondes de volume qui contiennent les informations sur les couches profondes. Il est donc fondamental de pouvoir s'en affranchir et l'étape de séparation est des plus importantes. Les ondes de surface peuvent cependant être utilisées pour une meilleure connaissance de la proche surface, ce qui permet d'en déduire après coup des paramètres utilisables pour améliorer l'imagerie en profondeur. La recherche s'est renouvelée dans ce domaine du fait de l'impulsion récente donnée par l'imagerie sismique passive à partir du bruit sismique ambiant ou la mise en place de nouvelles géométries d'acquisition. En parallèle, l'étude des champs pétroliers existants pour une meilleure exploitation tend à se développer dans l'industrie. La maîtrise de l'imagerie 4D (3 dimensions d'espace + le temps, appliqués à la surveillance de réservoir) devient dès lors une activité clé pour la recherche dans laquelle les variations des paramètres du sous-sol sont estimées. Le travail de thèse réalisé est issu des constatations suivantes : - En dépit de travaux très riches, les ondes de surface représentent encore un sujet d'investigation important en exploration géophysique. - Les expérimentations à l'échelle du laboratoire restent relativement peu usitées en géophysiques, en particuliers pour des études impliquant un grand nombre de points de mesure. La première partie de la thèse a permis de valider un environnement de laboratoire adapté à l'étude des ondes de surfaces, en particulier la mise en évidence d'un mélange " ondes de surface - ondes de volume " analogue à celui rencontré lors d' acquisitions terrestres. Ceci a pu être réalisé grâce à des gels d'Agar-agar de forte densité et la mise en place d'une chaine d'acquisition automatisée impliquant des réseaux de sources et de récepteurs denses. Une deuxième partie a permis de séparer les ondes de surface et les ondes de volume à l'aide de traitement d'antennes. Après séparation des ondes, il devient possible de suivre leurs variations de temps d'arrivées en présence de modification du milieu en surface et/ou en profondeur comme dans le cas d'une surveillance de réservoir en sismique pétrolière (4D). Une étude 4D complète a donc été réalisée, permettant de suivre non seulement les variations de temps d'arrivées mais également d'amplitude et de directions de départ et d'arrivées des ondes. Une méthode pour compenser les variations de vitesses parasites de la proche surface à été développée. Cette étude a été complétée par une étude issue de données terrains. Les profils de vitesse rencontrés sur le terrain font état de vitesses relativement faibles en surface. La conséquence en est que les différentes ondes de volume issues de la profondeur arrivent avec des angles d'incidences faibles et voisins les uns des autres. Les méthodes classiques de séparation d'ondes étant souvent inefficaces à ces angles, un chapitre a été consacré à l'étude des algorithmes de haute résolution dans le cadre de l'exploration sismique. Enfin, en tirant partie de la haute densité spatiale de points d'acquisitions rendue possible par l'environnement mise en place, une étude comparée de deux dispositifs - l'un théoriquement idéal mais peu réaliste et l'autre économiquement viable sur le terrain mais moins efficace - a permis de s'attaquer au problème des ondes réfléchies sur des diffractants en surface qui perturbent beaucoup les acquisitions actuelles. Une nouvelle solution de filtrage a été proposée pour le deuxième cas.

Ce projet se concentre sur la production et la caractérisation de composites à base de polymère thermoplastique (polyéthylène de haute densité) et de particule naturelle (coquilles de sarrasin) comme valorisation de ces dernières. Des échantillons ont été préparés avec trois composés différents. La première partie porte sur les coquilles non traitées et utilisées directement dans la matrice polymère. La seconde partie porte sur les coquilles traitées (mercerisation) avant leur introduction dans la matrice polymère, tandis que la partie finale porte sur les coquilles traitées avec l'ajout d'un agent de couplage (polyéthylène greffé d'anhydride maléique). Tous les échantillons ont été préparés à des concentrations de 10, 20, 30 et 40% en poids de coquilles de sarrasin pour comparer avec la matrice seule (0%). Des plaques ont ensuite été fabriquées par moulage en compression pour préparer les éprouvettes d'essai. Les caractéristiques morphologiques (microscopie électronique à balayage), physiques (densité et dureté) et mécaniques (tension et impact) ont été mesurées sur les échantillons produits. Sur la base des résultats obtenus, on remarque que certaines propriétés mécaniques et physiques sont améliorées, mais seulement en utilisant le traitement alcalin en combinaison avec l'agent de couplage. En général, les meilleurs résultats sont obtenus pour une concentration de 30% en poids.
This project focuses on the production and characterization of composites based on a thermoplastic polymer (high density polyethylene) and a natural fiber (buckwheat shells) as a valorization of the latter. The samples were prepared with three different compounds. The first part deals with untreated shells used directly in the polymer matrix. The second part deals with the shells treated (mercerization) before their introduction into the polymer matrix, while the final part deals with the shells treated with the addition of a coupling agent(polyethylene grafted with maleic anhydride). All the samples were prepared at concentrations of 10, 20, 30 and 40% by weight of buckwheat shells to compare with the matrix alone (0%). Plates were then made by compression molding to prepare the test specimens. The morphological (scanning electron microscopy), physical (density and hardness) and mechanical (tension, bending and impact) characteristics were measured on the samples produced. Based on the results obtained, it was observed that some mechanical and physical properties were improved, but only by using the alkali treatment in combination with the coupling agent. In general, the best results were obtained for a concentration of 30% by weight.

Dans ce travail, nous avons etudie les plasmas inductifs en chimie chloree, leurs interactions avec la surface du reacteur et l'impact de celles-ci lors de la gravure avancee en micro-electronique. Nous avons utilise principalement deux diagnostics plasma in-situ et non perturbants : la sonde electrostatique et la spectrometrie d'absorption u. V. La sonde electrostatique plane permet de mesurer le flux ionique sur les parois du reacteur. Grace a un couplage capacitif, elle est tolerante aux depots sur sa surface. Elle fonctionne aussi avec les plasmas electronegatifs, mais a fortes pressions, les inhomogeneites de ces plasmas font que le flux ionique localise sur les parois peut differe du flux ionique sur les plaques gravees. Avec l'absorption u. V. , la concentration absolue de cl 2 a ete mesuree et le taux de dissociation en a ete deduit. En se basant sur le modele global de lieberman qui suppose la temperature electronique independante de la puissance source injectee, un modele theorique a ete elabore pour calculer le taux de dissociation. La dissociation de cl 2 depend principalement de la puissance source injectee mais n'atteint jamais 100% a cause des recombinaisons rapide et diminue lorsque la pression augmente. Les concentrations des produits de gravure sicl, sicl 2 et alcl ont egalement ete determinees. Couplees aux mesures de flux ionique, ils apparait que ces produits sont produits directement par la gravure ionique. L'addition de cf 4 dans un plasma de chlore provoque une baisse progressive des concentrations des produits chlores jusqu'a un etat stationnaire. Le retour a des plasmas en chlore pur provoque une hausse egalement progressive des concentrations de produits chlore. Le changement de chimie perturbe l'etat des surfaces du reacteur ce qui modifie la composition chimique et le flux ionique des plasmas. L'historique du reacteur a une grande importance sur les derives des procedes.

Ce travail présente l'étude des décharges microondes d'argon créées par onde de surface à moyenne et haute pressions (20 - 760 Torr), dans des tubes capillaires ainsi que leur utilisation pour faire de l'analyse chimique par spectrométrie d'émission. On étudie tout d'abord la propagation d'une onde de surface dans un plasma limité où la fréquence de collision effective électron-neutre ν est supérieure à la pulsation excitatrice. Puis on mesure le profil longitudinal de densité électronique entre 20 et 760 Torr (1013 ≤ ne ≤ (1015 cm-3) par deux techniques : variations de phase de l'onde et élargissement Stark de Hβ. Les caractéristiques de la décharge, ν, Θ (puissance nécessaire au maintien d'une paire électron-ion), et Eeff (champ effectif de maintien de la décharge) sont ensuite déduites du diagnostic de densité électronique. On développe alors un bilan énergétique de la décharge mettant en évidence le changement de régime de la décharge vers 20-50 Torr entre les basses pressions (décharge contrôlée par diffusion ambipolaire) et les hautes pressions (électrons perdus par recombinaison en volume d’Ar2+). Enfin nous présentons des expériences d'analyse de gaz, montrant un optimum de sensibilité à moyenne pression, ainsi que des expériences d'analyse de solutions métalliques, vaporisées par un four graphite. Les performances de ce dispositif sont comparées à celles obtenues avec un plasma ICP
This report deals with the study of microwave discharges produced in argon gas by surface waves in the 20-760 Torr pressure range. Application to chemical analysis by emission optical spectroscopy is also investigated. First of all we study the propagation of a surface wave in bounded plasma in which the effective collision frequency for momentum transfer ν is higher than the excitation one. The axial electron density profile is determined from two diagnostic techniques, i. E. , phase variations of the wave field and Stark broadening of Hβ line. Then we deduce the discharge characteristics ν, Θ (maintaining power of an electron-ion pair) and Eeff (effective electric field for discharge sustaining) from the electron density profile. Then an energy balance of the discharge is developed. It explains the change of operating conditions in the 20-50 Torr range. At low pressure the discharge is governed by ambipolar diffusion whereas at high pressure, the electrons are mainly lost by volume recombination of Ar2+. Finally, we report on chemical analysis experiment of gases (optimum sensibility in found near 100 Torr) and of metallic solutions sprayed by a graphite oven. Performances of such a design and ICP plasma torches are compared
Etude de décharges microondes d'argon créées par onde de surface à moyenne et haute pressions (20-760 Torr) dans des tubes capillaires ainsi que leur utilisation pour l'analyse chimique par spectrométrie d'émission

This thesis takes its place in a context where information on the biophysical state of forest ecosystems at spatial scales only remote sensing can retrieve is in demand more than ever. In order to provide reliable information using validated approaches, the remote sensing research community recognises the need for new and innovative methods, especially in heterogeneous environments like savannas. The recent emergence of terrestrial LiDAR scanners (TLS) and the increase in the computational capability of computers which allow running ray tracing model simulations with a high level of realism hold great potential to improve our understanding of the processes influencing the radiance measured by satellite sensors. This thesis makes use of these two cutting edge technologies for estimating the spatial distribution of tree leaf area, a key element of modeling radiative transfer processes. The first part of the thesis concerns the development of methods for estimating tridimensional leaf area distribution in a savanna environment from TLS measurements. The methods presented address certain issues related to TLs measures affecting the application of classical theories (the probability of light transmission and the contact frequency) to the estimation of leaf area through indirect means. These issues pertain to the cross-section of laser pulses emitted by a TLS and the occlusion effects caused by the interception of laser pulses by material inside the crown. The developed methods also exploit additional information provided by the active nature of the TLS sensor that is not available to passive sensors like hemispherical photography, i.e. the intensity of a pulse return offers the possibility to distinguish between energy interception by wood and foliage. A simplified approach of this method is presented to promote its use by other research groups. This approach consists of a series of parameterisations and represents a significant gain in terms of the required resources to produce the leaf area, estimates. The second part of the thesis explores the combination of the tree representations generated in the first part with a ray tracing model to simulate the interactions of light with tree crowns. This approach is highly innovative and our study showed its potential to improve our understanding of the factors influencing the radiative environment in a savanna. The methods presented offer a solution to map leaf area at the individual tree scale over large areas from very high spatial resolution imagery.

L'emploi des composites bois-plastique (WPC), combinaison de polymères plastiques et de fibres ligno-cellulosiques, se développe considérablement. Cependant, les effets du vieillissement, tels que l'altération de leur couleur ou la perte de résistance mécanique, limite leurs performances lors d'expositions/utilisations extérieures. Des composites produits en Iran, à base de polyéthylène haute densité et de bagasse de canne à sucre, ont été étudiés, notamment les effets de prétraitement des fibres (différents niveaux de délignification), de l'ajout de pigments et d'une finition transparente, ainsi que leurs effets combinés, sur le vieillissement et la biodégradation. Des observations chimiques (spectroscopie NIR, ESR, FTIR), physiques (couleur, rugosité, mouillabilité), mécaniques (vibration, flexion 3 points, indentation) et biologiques (résistance vis-à-vis des champignons et des termites) ont été réalisées sur des échantillons obtenus par extrusion. En général, la délignification réduit les propriétés mécaniques, bien que ne prévenant pas la dégradation ni le changement de couleur dû au vieillissement, excepté lorsqu'elle est combinée à l'addition de pigments auquel cas elle maintient la rigidité dans une certaine mesure. L'ajout d'une finition transparente a montré des résultats très prometteurs : la finition prévient le changement de couleur associé aux photo et biodégradations, et réduit la perte des propriétés mécaniques due au vieillissement. Bien que les champignons et les termites provoquent une dégradation de surface des échantillons vieillis étant donné l'accès plus aisé aux fibres, les composites ont montré une bonne durabilité biologique. Du point de vue méthodologique, la bonne corrélation entre les différents paramètres mécaniques suggère que l'utilisation de méthodes d'essai non destructives basées sur l'analyse modale ou l'indentation est adaptée pour la caractérisation in-situ des composites et pour l'évaluation de leur degré de dégradation.

Dans le plasma, la CETP (protéine de transfert des esters de cholestérol) est responsable du transfert des esters de cholestérol et des triglycérides entre les différentes classes de lipoprotéines. Dans un contexte métabolique défavorable, la CETP devient un facteur pro-athérogène. L'apolipoprotéine CI (apo CI), puissant inhibiteur physiologique de la CETP, agirait en diminuant l'interaction de la CETP avec les lipoprotéines. Dans cette étude, l’ADNc de l’apo CI de lapin a été clonée et séquencée pour la première fois et, contrairement à l’apo CI humaine, l’apo CI de lapin n’a virtuellement aucune capacité à bloquer l’activité CETP. Des études chez des souris et des lapins transgéniques permettront d’évaluer l’impact du fragment 34-54 C-terminal de l’apo CI humaine, responsable du potentiel inhibiteur de la protéine entière, sur le profil lipoprotéique et l’athérogenèse. D’autres études seront nécessaires pour identifier les bases moléculaires du dysfonctionnement de l’apo CI de lapin
In plasma, CETP (Cholesteryl Ester Transfer Protein) promotes the transfer of cholesteryl esters and triglycerides between distinct lipoprotein sub-populations. Under unfavorable conditions, CETP becomes pro-atherogenic. Apolipoprotein CI (apo CI), a potent physiological inhibitor of CETP, would act by decreasing the interaction between CETP and lipoproteins. In the present study, rabbit apo CI cDNA was cloned and sequenced for the first time and, unlike human apo CI, rabbit apo CI has virtually no capacity to block the CETP-mediated lipid transfer process. Future investigations in transgenic mouse and rabbit models will address the impact of human 34-54 C-terminal apo CI fragment, responsible for the inhibitory capacity of full-length protein, on lipoprotein profile and atherogenesis. Additional studies will be required to elucidate the molecular basis for dysfunctional rabbit apo CI

L'étude expérimentale porte sur l'influence de la haute-pression jusqu'à 0.9 MPa pour la combustion d'une flamme de prémélange méthane-air, pauvre, turbulente stabilisée sur un brûleur de type Bunsen. La vitesse débitante et la richesse sont fixées à 2.1 m/s et 0.6. Le champ de vitesses et les échelles de la turbulence sont déterminés à l'aide de l'anémométrie Laser Doppler. Les mesures de diffusion Rayleigh renseignent sur la fluctuation du scalaire. De l'imagerie de Mie deux dimensions sont obtenus la courbure, l'angle d'orientation, les longueurs de plissement et enfin, la densité de surface de flamme et l'intensité de combustion qui sont comparées avec les valeurs données par le modèle BML. Lorsque la pression augmente les échelles de Taylor et de Kolmogorov diminuent avec la viscosité cinématique, l'échelle intégrale et la vitesse fluctuante restent constantes, les structures du front de flamme deviennent plus petites et plus pointues, augmentant la densité de surface de flamme.

La crise de l’eau dans le monde et la pénurie des ressources en eau exigent une bonne gestion de cette précieuse ressource. La bonne gestion passe en premier lieu par un réseau d’adduction d’eau potable fiable avec un faible taux de fuite. Les fuites causées par la rupture des canalisations, phénomène assez fréquent en milieu urbain, s’amorcent sur un défaut dû à la corrosion ou autres. L’amorçage et la propagation de la fissure se fait par fatigue sous l’effet de contraintes engendrées par le passage des véhicules, ou brutalement à cause du phénomène de coup de bélier. La gravité de ces phénomènes dépend de plusieurs paramètres y compris la nature du matériau des conduites. Les matériaux polymères, comme le PEHD, occupent une bonne partie du marché de transport d’eau, grâce à leurs multiples qualités (coût réduit, facilité de pose, flexibilité), notamment dans les réseaux de distribution (réseau secondaire). L’utilisation de ce matériau dans les réseaux d’adduction (aqueducs) est en pleine expansion mais beaucoup moins étudier dans les travaux de recherche. L’objectif de la thèse consiste à étudier le risque de rupture des conduites en polyéthylène haute densité destinée à l’adduction d’eau potable ainsi que leurs résistances au phénomène de coup de bélier. Pour répondre à cette problématique, en premier lieu nous avons caractérisé expérimentalement le comportement mécanique à la rupture des conduites en PEHD. Ensuite, nous avons développé un outil numérique de calcul par élément fini permettant de modéliser la rupture des conduites. À l'issue de cette étude nous avons proposé un modèle semi-empirique reliant la pression d’amorçage d’une fissure à la taille du défaut préexistant ainsi qu’aux dimensions de la conduite. Finalement, nous avons appliqué les outils développés sur un réseau d’adduction d’eau potable existant. Le comportement d’une conduite en PEHD soumise à un phénomène de coup de bélier a été analysé
The water crisis in the world and the shortage of water resources require good management of this precious resource. Good management requires, first and foremost, a reliable drinking water supply system with low leakage rate. Leakage caused by the rupture of pipes, fairly frequent phenomenon in urban areas, initiate from a pre-existing defect in the pipe wall. The initiation and propagation of the crack occur under environmental stress caused by passing vehicles, or it can happen brutally due to water hammer phenomenon. The severity of these phenomena depends on several parameters including the nature of the piping material. Polymeric materials such as HDPE, take a great part of the water transport market, thanks to their many qualities (reduced cost, ease of installation, flexibility), especially in secondary network distribution system. Currently, the use of this material in the supply networks (aqueducts) is booming but less studied in research works. The aim of the present work is to study the failure of high density polyethylene pipes for the supply of drinking water and their resistance to water hammer phenomenon. In order to address this issue, first we have characterized experimentally the mechanical fracture behavior of HDPE pipe. Then, we have developed a finite element calculation tool allowing the modeling of pipes subjected to internal pressure loads. As a result of this numerical study, we proposed a semi-empirical model linking the failure pressure to the size of pre-existing defects as well as the pipe dimensions. Finally, we applied the developed tools on an existing drinking water system. The behavior of HDPE pipe subjected to a water hammer phenomenon was analyzed

Le radar haute fréquence (HF : 3 MHz à 30 MHz) à mode hybride est une solution prometteuse pour assurer la surveillance permanente, jusqu'à 2000 km, de zones maritimes et terrestres. Ce mode est une combinaison des modes de fonctionnement des radars à onde de ciel et à ondes de surface. Lorsque l'intégration du signal est effectuée sur une cible lente, les instabilités ionosphériques affectent les images Doppler-distance. Pour rendre compte de ce phénomène en simulation, un module logiciel basé sur des modèles probabilistes du fouillis ionosphérique a été développé dans le but de simuler le comportement spatial et temporel de l'ionosphère dans le traitement radar. La version finale de ce module est basée sur le profil de densité électronique de Booker, aléatoirement modifié en espace à partir de la fonction de densité spectrale de puissance de Shkarofsky. L'aspect temporel a été aussi pris en compte dans le traitement radar en appliquant aux chemins de phase aléatoires ainsi générés un filtrage passe-bas en prenant en considération les variations du TEC (Contenu Électronique Total). La sensibilité des étalements en décalage Doppler et en distance aux paramètres de la densité spectrale de puissance et à la valeur de la fréquence de coupure du filtre passe-bas, a également été étudiée. Enfin, les images synthétisées ont été comparées aux images réelles obtenues à partir d'un radar HF situé dans le Sud de la France
High-frequency (HF: 3 MHz to 30 MHz) hybrid mode radar is a promising solution for continuous monitoring of sea and land areas up to 2000 km. This mode is a combination of the modes of operation of the sky wave and surface wave radars. When signal processing is performed on a slow target, the ionospheric irregularities degrade the Doppler-distance images. To take this phenomenon into account in simulation, a software module based on probabilistic models of the ionospheric clutter has been developed with the aim of simulating the spatial and temporal behavior of the ionosphere in radar processing.The final version of this module is based on Booker's electron density profile, randomly modified in space from the Shkarofsky power spectral density function. The temporal aspect has also been taken into account in the radar processing by applying to the random phase paths thus generated a low-pass filtering taking into consideration the TEC (Total Electron Content) variation. The sensitivity of the Doppler shift and distance spreading to the parameters of the power spectral density and the cut-off frequency of the low-pass filter has also been studied. Finally, the synthesized images have been compared with the actual images obtained from an HF radar located in the South of France

Le travail présenté dans ce mémoire concerne la fixation d'un catalyseur métallocène sur un film de polyéthylène haute densité (PEhd) exposé à un plasma froid de dioxyde de carbone. Il s'inscrit dans le cadre de recherches menées au sein du Laboratoire depuis plusieurs années et qui visent à élaborer des matériaux polymères présentant des propriétés superficielles spécifiques. Pour atteindre ce but, notre démarche a consisté d'une part, en l'étude des modifications superficielles ainsi que des mécanismes réactionnels se produisant à l'interface plasma-polymère et d'autre part, en l'exploitation des sites carboxyliques superficiels engendrés par le traitement plasma en vue de la fixation du catalyseur de 4ème génération.
Les espèces réactives du plasma de dioxyde de carbone (ions, métastables,...) induisent une modification des propriétés physico-chimiques superficielles du polymère se traduisant principalement par une fonctionnalisation sous forme de groupements oxygénés. Une dégradation superficielle ainsi qu'une cristallisation et une réticulation sont également observées. La fonctionnalisation superficielle sous forme d'acides carboxyliques se produit suivant un mécanisme faisant intervenir les espèces actives CO2 du plasma. L'oxygène atomique (O3P et/ou O1D) créé lors de la décharge plasma apparaît largement responsable du processus de dégradation se caractérisant par l'apparition d'une faible rugosité en surface du matériau ainsi que par la formation de produits de faible masse.
La fixation du catalyseur métallocène (Ind2MCl2) a été réalisée par étapes successives sur le support de polyéthylène traité. L'existence d'une seule espèce catalytique liée à la surface de façon covalente permet la synthèse de polymères de distribution en masse étroite. La réutilisation du catalyseur supporté, sans perte notable d'activité, ni modification des caractéristiques du polymère synthétisé, est également montrée. Une modélisation moléculaire permet de définir la conformation méso comme étant d'un point de vue énergétique la plus stable et ce, de façon d'autant plus marquée que les interactions entre ligands aromatiques augmentent. La nature de la tacticité du polystyrène synthétisé est expliquée par la conformation du catalyseur supporté.

Les systèmes neuromusculaires et musculo-squelettique sont considérés comme un système de systèmes complexe. En effet, le mouvement du corps humain est contrôlé par le système nerveux central par l'activation des cellules musculaires squelettiques. L'activation du muscle produit deux phénomènes différents : mécanique et électrique. Ces deux activités possèdent des propriétés différentes, mais l'activité mécanique ne peut avoir lieu sans l'activité électrique et réciproquement. L'activité mécanique de la contraction du muscle squelettique est responsable du mouvement. Le mouvement étant primordial pour la vie humaine, il est crucial de comprendre son fonctionnement et sa génération qui pourront aider à détecter des déficiences dans les systèmes neuromusculaire et musculo-squelettique. Ce mouvement est décrit par les forces musculaires et les moments agissant sur une articulation particulière. En conséquence, les systèmes neuromusculaires et musculo-squelettique peuvent être évalués avec le diagnostic et le management des maladies neurologiques et orthopédiques à travers l'estimation de la force. Néanmoins, la force produite par un seul muscle ne peut être mesurée que par une technique très invasive. C'est pour cela, que l'estimation de cette force reste l'un des grands challenges de la biomécanique. De plus, comme dit précédemment, l'activation musculaire possède aussi une réponse électrique qui est corrélée à la réponse mécanique. Cette résultante électrique est appelée l'électromyogramme (EMG) et peut être mesurée d'une façon non invasive à l'aide d'électrodes de surface. L'EMG est la somme des trains de potentiel d'action d'unité motrice qui sont responsable de la contraction musculaire et de la génération du mouvement. Ce signal électrique peut être mesuré par des électrodes à la surface de la peau et est appelé I'EMG de surface {sEMG). Pour un muscle unique, en supposant que la relation entre l'amplitude du sEMG et la force est monotone, plusieurs études ont essayé d'estimer cette force en développant des modèles actionnés par ce signal. Toutefois, ces modèles contiennent plusieurs limites à cause des hypothèses irréalistes par rapport à l'activation neurale. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau modèle de relation sEMG/force en intégrant ce qu'on appelle le sEMG haute définition (HD-sEMG), qui est une nouvelle technique d'enregistrement des signaux sEMG ayant démontré une meilleure estimation de la force en surmontant le problème de la position de l'électrode sur le muscle. Ce modèle de relation sEMG/force sera développé dans un contexte sans fatigue pour des contractions isométriques, isotoniques et anisotoniques du Biceps Brachii (BB) lors une flexion isométrique de l'articulation du coude à 90°
The neuromuscular and musculoskeletal systems are complex System of Systems (SoS) that perfectly interact to provide motion. This interaction is illustrated by the muscular force, generated by muscle activation driven by the Central Nervous System (CNS) which pilots joint motion. The knowledge of the force level is highly important in biomechanical and clinical applications. However, the recording of the force produced by a unique muscle is impossible using noninvasive procedures. Therefore, it is necessary to develop a way to estimate it. The muscle activation also generates another electric phenomenon, measured at the skin using electrodes, namely the surface electromyogram (sEMG). ln the biomechanics literature, several models of the sEMG/force relationship are provided. They are principally used to command musculoskeletal models. However, these models suffer from several important limitations such lacks of physiological realism, personalization, and representability when using single sEMG channel input. ln this work, we propose to construct a model of the sEMG/force relationship for the Biceps Brachii (BB) based on the data analysis of a High Density sEMG (HD-sEMG) sensor network. For this purpose, we first have to prepare the data for the processing stage by denoising the sEMG signals and removing the parasite signals. Therefore, we propose a HD-sEMG denoising procedure based on Canonical Correlation Analysis (CCA) that removes two types of noise that degrade the sEMG signals and a source separation method that combines CCA and image segmentation in order to separate the electrical activities of the BB and the Brachialis (BR). Second, we have to extract the information from an 8 X 8 HD-sEMG electrode grid in order to form the input of the sEMG/force model Thusly, we investigated different parameters that describe muscle activation and can affect the relationship shape then we applied data fusion through an image segmentation algorithm. Finally, we proposed a new HDsEMG/force relationship, using simulated data from a realistic HD-sEMG generation model of the BB and a Twitch based model to estimate a specific force profile corresponding to a specific sEMG sensor network and muscle configuration. Then, we tested this new relationship in force estimation using both machine learning and analytical approaches. This study is motivated by the impossibility of obtaining the intrinsic force from one muscle in experimentation