Analyse et dosimétrie du couplage des ondes électromagnétiques avec les tissus biologiques : application à la conception d'applicateur pour le biomédical et l’étude des effets sanitaires

Discipline

Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Classification

Médecine et santé

Mots-clés libres

Bioélectromagnétisme, Champ électromagnétique, Dosimétrie, Rhodamine B, Fluorescence, Débit d’absorption spécifique(DAS), Multiélectrode array (MEA)

Mots-clés

Ondes électromagnétiques -- Propagation - Risques pour la santé,

Dosimétrie - Simulation, Méthodes de,

Électromagnétisme -- Effets physiologiques,

Cellules - Tests,

Matrices de microélectrodes

L’évolution et l’utilisation croissante des systèmes de communications mobiles sont associées à des études en laboratoire pour s’assurer de l’innocuité d’une exposition aux ondes électromagnétiques radiofréquences. Dans ce contexte, ce mémoire se concentre sur la caractérisation de systèmes d'exposition permettant des études en laboratoire sur des modèles cellulaires in vitro. Une double approche, numérique et expérimentale, est mise en œuvre pour réaliser la dosimétrie de ces dispositifs, afin de déterminer et maîtriser les niveaux d’exposition. Une des problématiques liées à cette dosimétrie est due aux dimensions micrométriques mises en jeu. Aussi, une technique de microscopie basée sur un marqueur fluorescent dépendant de la température, nommé Rhodamine B, a été mise en place et évaluée. Il ressort de cette évaluation une recommandation sur la concentration du marqueur de l’ordre de 50 μM. Après calibration, il est alors possible d’estimer le débit d’absorption spécifique (DAS) à partir de la variation de température, et ce même pour de faibles niveaux de DAS (< W/kg) avec une résolution spatiale inférieure à la dizaine de micron. On parle alors de microdosimétrie. Les deux principaux systèmes d’exposition étudiés, basés sur des réseaux de microélectrodes (MEA), permettent l’enregistrement d’une activité électrophysiologie de neurones. L’exposition aux ondes électromagnétiques est réalisée simultanément en insérant ces MEA dans des cellules TEM. De la dosimétrie effectuée à 1.8GHz, il ressort une plus forte sensibilité du premier MEA à son environnement. On a montré que les modifications apportées au second MEA, taille de l’ouverture et plan de masse, ont permis de limiter de façon significative l’influence de l’environnement. La microdosimétrie a mis en évidence une bonne homogénéité du DAS entre les électrodes avec une valeur estimée à 7±1W/kg pour1W incident. Enfin, un dispositif d'exposition microfluidique basé sur un guide d'ondes coplanaire a été caractérisé en conditions statiques.