DOMAINE TECHNIQUE

[0001] La présente description concerne un dispositif biotélémétrique destiné à être utilisé dans un milieu in vivo et un procédé associé.

ETAT DE L'ART

[0002] Dans le domaine biomédical, les dispositifs biotélémétriques sont utilisés pour l'acquisition de signaux physiologiques et l'analyse des données physiologiques associées.

[0003] Parmi les dispositifs biotélémétriques, on trouve des dispositifs biotélémétriques sans fil ingestibles et/ou implantables, qui peuvent servir à la fois à la collecte et transmission de signaux physiologiques et la mise en œuvre de fonctions thérapeutiques, comme par exemple la délivrance de médicaments ou la stimulation électrique. Ces dispositifs biotélémétriques se présentent par exemple sous la forme de capsules ingestibles ou d'implants pouvant être insérés dans le corps d'humains ou d'animaux.

[0004] Le document intitulé « Implantable and ingestible médical devices with wireless telemetry functionalities : a review of current status and challenges », par A. Kiourti et al, publié dans la revue « Bioelectromagnetics » en 2014, présente un panorama des dispositifs ingestibles et/ou implantables in vivo.

[0005] Ces dispositifs biotélémétriques intègrent au moins une antenne radioélectrique pour transmettre des données vers un équipement extérieur de contrôle / d'analyse des données ou recevoir des commandes en provenance d'un tel équipement. Ces équipements externes sont utilisés notamment pour analyser ex vivo les données transmises par l'antenne radioélectrique.

[0006] Par « externe » ou « extérieur », ici, on fait donc référence à un équipement extérieur au milieu biologique dans lequel le dispositif biotélémétrique a été implanté ou ingéré. Par exemple, pour un corps humain ou animal, le dispositif biotélémétrique est dit externe au corps humain ou animal.

[0007] Ces dispositifs biotélémétriques peuvent intégrer un ou plusieurs capteurs miniaturisés ou transducteurs pour la mesure de variables physiologiques en provenance du milieu environnant, par exemple un capteur capable de mesurer le pH, la température ou la pression dans l'intégralité du tractus gastro-intestinal. Les capteurs de détection de pH, réalisés sous forme d'électrodes de verre, sont cependant encombrants, coûteux et consomment de l'énergie.

[0008] Du fait de leur taille réduite, les dispositifs biotélémétriques destinés à être utilisés dans un milieu in vivo impliquent des contraintes quant au choix, à la disposition et au nombre de composants électroniques utilisables.

[0009] Il apparaît ainsi un besoin de disposer d'un dispositif biotélémétrique, utilisable in vivo, par exemple ingestible ou implantable in vivo, simplifié, à consommation et coût réduit.

RESUME

[0010] La présente description a pour objet, selon un premier aspect, un dispositif biotélémétrique destiné à être utilisé dans un milieu biologique. Ce dispositif comprend : un microcontrôleur configuré pour générer un signal électrique de consigne ; une antenne radioélectrique configurée pour émettre une onde électromagnétique par conversion d'un signal électrique incident ; un circuit radiofréquence, interconnecté entre le microcontrôleur et l'antenne radioélectrique. L'antenne radioélectrique est configurée pour, lorsque le dispositif biotélémétrique est placé dans le milieu biologique, être désadaptée en impédance par rapport au circuit radiofréquence de sorte à générer un signal électrique réfléchi par réflexion d'une fraction du signal électrique incident en même temps que l'antenne radioélectrique émet l'onde électromagnétique. Le circuit radiofréquence est configuré pour prélever une première fraction du signal électrique de consigne, transmettre à l'antenne radioélectrique une deuxième fraction du signal électrique de consigne formant le signal électrique incident et prélever le signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique. Le microcontrôleur est configuré pour déterminer, relativement à la première fraction du signal électrique de consigne, un coefficient de réflexion correspondant à la fraction du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique.

[0011] Dans le dispositif selon le premier aspect, l'antenne radioélectrique est utilisée concomitamment pour l'émission d'ondes électromagnétiques, détectable par exemple par un équipement externe, et pour produire un signal électrique réfléchi résultant d'une désadaptation d'impédance de l'antenne radioélectrique par rapport au circuit radiofréquence.

[0012] Étant donné que l'impédance de l'antenne radioélectrique est fortement dépendante du milieu environnant dans lequel elle est placée, le signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique est représentatif des propriétés électromagnétiques (notamment permittivité, conductivité) du milieu environnant. Le coefficient de réflexion peut donc être utilisé pour caractériser les propriétés électromagnétiques de ce milieu environnant.

[0013] Un tel dispositif biotélémétrique permet ainsi, à partir du coefficient de réflexion, de détecter et quantifier les variations des propriétés électromagnétiques (notamment permittivité, conductivité) de tissus biologiques et d'en déduire les changements physiologiques en corrélation avec la variation des propriétés électromagnétiques. Le calcul du coefficient de réflexion, aussi bien que la détermination des propriétés électromagnétiques sur la base du coefficient de réflexion, peuvent être effectués par le microcontrôleur ou bien par l'équipement externe communicant avec le microcontrôleur au moyen des ondes électromagnétiques émises par l'antenne radioélectrique.

[0014] L'association de cette méthode de détection des propriétés électromagnétiques de tissus biologiques avec un capteur additionnel tel qu'un capteur de température permet de déterminer des paramètres physiologiques, tel que le pH, le taux de glucose, taux de lactate taux de cholestérol, et ce, sans nécessiter de capteur spécifique à chacun de ces paramètres physiologiques. En conséquence, il est possible de réduire la taille du dispositif biotélémétrique comparativement à des dispositifs intégrant de tels capteurs spécifiques ou bien d'utiliser l'espace intérieur du dispositif biotélémétrique pour intégrer d'autres composants. On peut par exemple utiliser le dispositif biotélémétrique pour réaliser un capteur de glucose non-invasif et autonome, capable d'alerter automatiquement le patient ou son médecin en cas de taux de glucose anormal.

[0015] Le dispositif biotélémétrique décrit dans ce document est plus efficace en énergie et moins coûteux que les dispositifs dotés de capteurs ou circuits d'application biomédical dédiés. En outre, le dispositif biotélémétrique permet de mesurer in vivo les propriétés EM d'un organe du corps humain ou animal, ce qui n'a à ce jour pas encore été réalisé.

[0016] L'association de cette technique de détection des propriétés électromagnétiques de tissus biologiques avec des dispositifs tels que des capsules endoscopiques sans fil ou des systèmes d'administration de médicaments permet d'activer ces dispositifs ou de délivrer un médicament quand les propriétés électromagnétiques du milieu correspondent à des valeurs d'intérêt.

[0017] Dans un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, le microcontrôleur est configuré en outre pour obtenir un premier signal électrique de comparaison résultant d'une comparaison entre un signal de référence et la première fraction prélevée sur le signal du signal électrique de consigne et obtenir un deuxième signal électrique de comparaison résultant d'une comparaison entre le signal de référence et le signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique.

[0018] Dans un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, le microcontrôleur est configuré en outre pour déterminer le coefficient de réflexion à partir du premier signal électrique de comparaison et du deuxième signal électrique de comparaison.

[0019] Dans un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, le microcontrôleur est configuré en outre pour déterminer un paramètre électromagnétique du milieu biologique à partir de l'amplitude et de la phase du premier signal électrique de comparaison et de l'amplitude et de la phase du deuxième signal électrique de comparaison.

[0020] Dans un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, le circuit radiofréquence comprend un diviseur de puissance configuré pour prélever la première fraction du signal électrique de consigne et générer le signal électrique incident.

[0021] Dans un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, le circuit radiofréquence comprend un coupleur directionnel configuré pour prélever le signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique.

[0022] Dans un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, le circuit radiofréquence comprend un récepteur de référence configuré pour comparer le signal de référence et la première fraction prélevée sur le signal du signal électrique de consigne et un récepteur de test configurée pour comparer le signal de référence et le signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique.

[0023] Dans un ou plusieurs modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, le circuit radiofréquence comprend en outre au moins un commutateur configuré pour commuter le circuit radiofréquence d'un premier mode de fonctionnement vers un deuxième mode de fonctionnement et vice- versa, le circuit radiofréquence étant configuré pour, dans le premier mode de fonctionnement, pour prélever la première fraction du signal électrique de consigne et la fraction du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique et pour générer le signal électrique incident à partir de la deuxième fraction du signal électrique de consigne ; le circuit radiofréquence étant configuré pour, dans le deuxième mode de fonctionnement, transmettre l'intégralité du signal électrique de consigne à l'antenne radioélectrique et ne prélever aucune fraction du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique. [0024] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif biotélémétrique selon le premier aspect, comprend un circuit d'adaptation d'impédance, interconnecté entre le microcontrôleur et le circuit radiofréquence et configuré pour mettre en œuvre une adaptation d'impédance paramétrée en fonction du coefficient de réflexion déterminé.

[0025] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le coefficient de réflexion est, à la fréquence de fonctionnement de l'antenne radioélectrique, inférieur à -3dB.

[0026] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur est configuré en outre pour déterminer à partir du coefficient de réflexion une impédance complexe de l'antenne dans le milieu biologique à la fréquence de fonctionnement de l'antenne radioélectrique.

[0027] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur est configuré en outre pour déterminer une ou des propriétés électromagnétiques du milieu biologique à partir d'un modèle reliant l'impédance complexe de l'antenne dans l'espace libre à l'impédance complexe de l'antenne dans le milieu biologique et la ou les propriétés électromagnétiques.

[0028] Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un système comprenant un dispositif biotélémétrique et un dispositif externe configuré pour recevoir des ondes électromagnétiques émises par l'antenne du dispositif biotélémétrique et/ou émettre des commandes vers le dispositif biotélémétrique.

[0029] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif externe est configuré en outre pour déterminer à partir du coefficient de réflexion une impédance complexe de l'antenne dans le milieu biologique à la fréquence de fonctionnement de l'antenne radioélectrique et pour déterminer une ou des propriétés électromagnétiques du milieu biologique à partir d'un modèle reliant l'impédance complexe de l'antenne dans l'espace libre à l'impédance complexe de l'antenne dans le milieu biologique et la ou les propriétés électromagnétiques.

[0030] Les caractéristiques des différents modes de réalisation du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect sont combinables entre elles.

[0031] La présente description a également pour objet, selon un deuxième aspect, un procédé de mesure biotélémétrique, le procédé étant destiné à être mis en œuvre au moyen d'un dispositif biotélémétrique placé dans un milieu biologique environnant, le procédé comprenant une génération d'un signal électrique de consigne par un microcontrôleur du dispositif biotélémétrique ; une émission, par une antenne radioélectrique du dispositif biotélémétrique, d'une onde électromagnétique par conversion du signal électrique incident ; une génération d'un signal électrique réfléchi, le signal électrique réfléchi résultant d'une désadaptation d'impédance de l'antenne radioélectrique par rapport au circuit radiofréquence lorsque le dispositif biotélémétrique est placé dans le milieu biologique et étant généré par réflexion par l'antenne radioélectrique d'une fraction du signal électrique incident concomitamment à l'émission de l'onde électromagnétique ; un prélèvement, par un circuit radiofréquence du dispositif biotélémétrique, interconnecté entre le microcontrôleur et l'antenne radioélectrique, d'une première fraction du signal électrique de consigne et du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique ; une transmission à l'antenne radioélectrique d'une deuxième fraction du signal électrique de consigne formant le signal électrique incident ; une détermination, par le microcontrôleur, relativement à la première fraction du signal électrique de consigne, d'un coefficient de réflexion correspondant à la fraction du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique.

[0032] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé selon le deuxième aspect est mis en œuvre par le dispositif biotélémétrique selon le premier aspect. Ainsi, le dispositif biotélémétrique selon le premier aspect comprend des moyens de mise en œuvre du procédé selon le deuxième aspect et, inversement, le procédé selon le deuxième aspect comprend des étapes correspondant aux fonctions mises en œuvre par le dispositif biotélémétrique selon le premier aspect. Les caractéristiques, propriétés, avantages et/ou effets du dispositif biotélémétrique selon le premier aspect sont transposables directement au procédé selon le deuxième aspect et vice-versa.

BREVE DESCRIPTION DES FIGS.

[0033] D'autres avantages et caractéristiques de la technique présentée ci-dessus apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite par référence aux FIGS. dans lesquelles :

- la FIG. 1 représente de manière schématique un dispositif biotélémétrique selon un exemple de réalisation ;

la FIG. 2 représente de manière schématique un dispositif biotélémétrique selon un exemple de réalisation ;

les FIG. 3A et 3B représentent de manière schématique un exemple d'implantation d'un dispositif biotélémétrique ;

les FIGS. 4A et 4B illustrent la relation entre les propriétés électromagnétiques d'un milieu et la fréquence de fonctionnement d'un dispositif biotélémétrique selon un exemple de réalisation ; la FIG. 5 illustre la relation entre les propriétés électromagnétiques d'un milieu et la fréquence de fonctionnement d'un dispositif biotélémétrique selon un exemple de réalisation.

[0034] Dans les différents modes de réalisation qui vont être décrits par référence aux FIGS., des éléments semblables ou identiques portent les mêmes références.

DESCRIPTION DETAILLEE

[0035] Les différents modes de réalisation et aspects décrits ci-dessous peuvent être combinés ou simplifiés de multiples manières. Seuls certains modes de réalisation d'exemples sont décrits en détail pour assurer la clarté de l'exposé mais ces exemples ne visent pas à limiter la portée générale des principes ressortant de cette description considérée dans son ensemble.

[0036] La FIG. 1 représente de manière schématique un exemple de dispositif biotélémétrique 100, sous forme de capsule ingestible.

[0037] Le dispositif biotélémétrique 100 comprend un microcontrôleur 101, un circuit radiofréquence 102, une unité de communication sans fil 103, une source d'alimentation 104.

De manière optionnelle, le dispositif biotélémétrique 100 peut comprendre un circuit additionnel 105, par exemple un circuit d'application biomédicale ou un capteur.

[0038] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif biotélémétrique 100 peut être réalisé au moyen d'un ou plusieurs circuits intégrés, intégrant chacun un ou plusieurs des composants du dispositif biotélémétrique 100.

[0039] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la source d'alimentation 104 est configurée pour alimenter électriquement le microcontrôleur 101, le circuit radiofréquence 102, l'unité de communication sans fil 103 et le circuit additionnel 105.

[0040] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité de communication sans fil 103 est configurée pour communiquer via une liaison radio avec un dispositif externe (non représenté). L'unité de communication sans fil 103 peut par exemple transmettre des données (par exemple des données de biotélémétrie acquises par le dispositif biotélémétrique 100) vers le dispositif externe et recevoir des données (par exemple des instructions opérationnelles et/ou de traitement thérapeutique) en provenance d'un tel dispositif externe.

[0041] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité de communication sans fil 103 est réalisée sous forme d'antenne radioélectrique pouvant émettre et recevoir des ondes électromagnétiques à fréquences élevées, par exemple dans la gamme de 10 ⁷ Hz à 10 ¹⁰ Hz. L'antenne peut être réalisée en matériau conducteur électriquement (par exemple, en métal tel que cuivre, aluminium, argent, ou un alliage, etc). L'antenne peut être imprimée sur un substrat en matériau diélectrique. Selon un autre exemple de réalisation, l'unité de communication sans fil 103 est réalisée sous forme de bobine inductive pour émettre et recevoir des données par une technique de champs proche.

[0042] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur 101 est configuré pour traiter des données, par exemple pour traiter les données reçues par l'unité de communication sans fil 103 ou des données acquises par le circuit additionnel 105.

[0043] L'ensemble des composants du dispositif biotélémétrique 100 (le microcontrôleur 101, le circuit radiofréquence 102, l'unité de communication sans fil 103, la source d'alimentation 104 et de manière optionnelle, le un circuit additionnel 105) est intégré dans une capsule biocompatible 107. La capsule peut être réalisée par exemple en matériau plastique biocompatible (PVC, PTFE, PEEK, Polyéthylène etc.), polymère ou céramique.

[0044] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le circuit radiofréquence 102 est interconnecté entre le microcontrôleur 101 et l'antenne radioélectrique 103. Le circuit radiofréquence 102 sert d'interface électrique entre le microcontrôleur 101.

[0045] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le circuit d'application biomédicale 105 est configuré pour mettre en œuvre des fonctions de diagnostic et/ou des fonctions thérapeutiques. Les fonctions de diagnostic peuvent comprendre des fonctions d'acquisition ou mesure de données de diagnostic, par exemple au moyen d'un ou plusieurs capteurs, tels que par exemple, capteurs de température, capteurs électroniques, MEMS (« Microelectromechanical Systems ») ou capteurs microfluidiques. Les fonctions de diagnostic peuvent comprendre des fonctions d'endoscopie, d'acquisition d'images, de mesure de glucose ou d'autres paramètres physiologiques, de détection d'anticorps, etc. Les fonctions thérapeutiques peuvent comprendre par exemple la délivrance de médicaments et la stimulation électrique, par exemple la stimulation nerveuse.

[0046] Le dispositif biotélémétrique 100 est destiné à être utilisé dans un milieu biologique environnant 110, par exemple après ingestion ou implantation in vivo. Au fur et à mesure que le dispositif biotélémétrique 100 se déplace dans le corps humain, par exemple pendant le transit gastro-intestinal, ce milieu biologique 110 est susceptible d'avoir des propriétés variées.

[0047] Les propriétés électromagnétiques (EM) du milieu biologique 110 entourant le dispositif biotélémétrique 100 détermine le couplage entre l'antenne radioélectrique 103 et le milieu biologique 110 et l'absorption des champs EM par ce milieu biologique 110. La connaissance de ces propriétés EM permet d'adapter la configuration de l'antenne radioélectrique 103 pour optimiser les performances de transmission sans fil de l'antenne radioélectrique 103 à travers le milieu biologique. En particulier, le couplage entre l'antenne radioélectrique 103 et le milieu biologique 110 est important, et les propriétés en transmission de l'antenne radioélectrique sont affectées par les variations des propriétés EM du milieu biologique 110 dans lequel le dispositif biotélémétrique 100 se situe. Cette variation des propriétés EM du milieu biologique 110 peut donc être détectée et, si nécessaire, quantifiée.

[0048] La FIG. 2 illustre plus en détail le principe de fonctionnement du dispositif biotélémétrique 100.

[0049] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur 101 est configuré pour générer un signal électrique de consigne CS à convertir en onde électromagnétique EMS par l'antenne radioélectrique 103.

[0050] L'antenne radioélectrique 103 est configurée pour émettre une onde électromagnétique EMS par conversion d'un signal électrique incident IS. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le signal électrique incident IS est généré par le circuit radiofréquence 102 à partir du signal électrique de consigne CS.

[0051] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'antenne radioélectrique 103 est configurée pour, lorsque le dispositif biotélémétrique 100 est placé dans le milieu biologique 110, être désadaptée en impédance par rapport au circuit radiofréquence 102 de sorte à générer un signal électrique réfléchi RS par réflexion d'une fraction du signal électrique incident IS, en même temps que l'antenne radioélectrique 103 émet une onde électromagnétique EMS.

[0052] Le signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique 103 est fonction du taux de désadaptation d'impédance entre l'antenne radioélectrique 103 et le circuit radiofréquence. Or l'impédance de l'antenne radioélectrique 103 dépend fortement des propriétés EM du milieu biologique 110 avec lequel l'antenne radioélectrique 103 est couplée. Ainsi, le signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique 103 est fonction des propriétés EM de ce milieu biologique 110.

[0053] L'impédance complexe in vivo de l'antenne radioélectrique 103 est notée :

Z _ANT (œ, ê) = R +jX (eql)

Cette impédance complexe Ζ _ΑΝΤ (ω, ε) dépend de la fréquence angulaire ω, exprimée en rad/s (ω = 2π f ₀ , f ₀ étant la fréquence de fonctionnement de l'antenne radioélectrique 103) et de la permittivité complexe ε = έ— je du milieu biologique 110 environnant, où la partie réelle έ = ε _Γ ε ₀ est la permittivité du milieu biologique, s _r étant la permittivité relative, et la partie imaginaire ε = σ/ω représente les pertes dues à la conductivité σ (exprimée en S/m) du milieu biologique par rapport à la fréquence angulaire ω.

[0054] Compte tenu des propriétés non-magnétiques (c'est-à-dire, ayant une perméabilité magnétique μ = μο égale à celle de l'espace libre) du milieu biologique 110 environnant, l'impédance complexe Ζ _ΑΝΤ (ηω, ε ₀ ) de l'antenne radioélectrique dans l'espace libre est liée à son impédance complexe in vivo Z _ANT (ω, ε) par la relation :

Ζ _ΑΝΤ {ω,ε) _ Ζ _ΑΝΤ (ηω,

V o (eq2)

où, η est l'impédance complexe intrinsèque du milieu biologique, η ₀ est l'impédance intrinsèque de l'espace libre et n est l'indice de réfraction du milieu biologique par rapport à l'air. Cette relation a été décrite par exemple par Burdette et al., dans l'article « In vivo Probe Measurement Technique for Determining Dielectric Properties at VHF through Microwave Frequencies », IEEE Transactions on Microwave Theory Technology, vol. 28, n°4, pp 414- 427, Avril 1980. Cette équation (eq2) s'applique à tout type d'antenne radioélectrique pour toute expression de l'impédance d'antenne radioélectrique Ζ _ΑΝΤ (ω, ε) dans un milieu diélectrique et toute expression de l'impédance d'antenne radioélectrique Ζ _ΑΝΤ (ηω, ε ₀ ) dans l'espace libre.

[0055] Du fait que le signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique 103 dépend des propriétés EM (notamment, permittivité relative e _r et conductivité σ) du milieu biologique 110 avec lequel l'antenne radioélectrique 103 est couplée, l'antenne radioélectrique 103 peut être utilisée à la fois pour l'émission d'une onde électromagnétique EMS et pour en déduire les propriétés EM du milieu biologique 110 à partir du signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique.

[0056] Le taux de désadaptation d'impédance entre l'antenne radioélectrique et le circuit radiofréquence peut être évalué sur la base du coefficient de réflexion Su- Ce coefficient de réflexion Su peut être déterminé à la fréquence de fonctionnement de l'antenne radioélectrique en fonction du signal électrique incident IS et du signal électrique réfléchi RS. Ce coefficient de réflexion Su est fonction des propriétés EM (notamment, permittivité et conductivité) du milieu biologique 110 avec lequel l'antenne radioélectrique 103 est couplée.

[0057] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le coefficient de réflexion Su est déterminé comme le rapport complexe (i.e. amplitude et phase) entre l'intensité complexe du signal électrique incident IS et l'intensité complexe du signal électrique réfléchi RS : .

(eq3) où E représente l'intensité complexe d'un champ ou signal électrique.

[0058] Ce coefficient de réflexion Su est également relié à l'impédance complexe Z _ANT de l'antenne et à l'impédance complexe Z _RF du circuit radio fréquence par la relation :

[0059] L'impédance complexe Ζ _ΑΝΤ (ω, ε) de l'antenne in vivo est elle-même liée à son impédance Ζ _ΑΝΤ (ηω, ε ₀ ) dans l'espace libre et la permittivité complexe de milieu environnant in vivo par la relation :

Ζ _ΑΝΤ {ω, ε) = z _ANT (j- ω, ε„) (eq5)

[0060] Ainsi, par comparaison du signal électrique réfléchi RS avec le signal électrique incident IS, on peut déterminer successivement le coefficient de réflexion Su, l'impédance complexe Ζ _ΑΝΤ (ω, ε) de l'antenne et la permittivité complexe du milieu environnant in vivo.

[0061] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le taux de désadaptation d'impédance entre l'antenne radioélectrique 103 et le radiofréquence 101 est limité de sorte à garantir un niveau de performance acceptable de l'antenne radioélectrique 103 en transmission de données à la fréquence de fonctionnement f ₀ . Par exemple, la configuration de l'antenne radioélectrique sera choisie de sorte que le coefficient de réflexion \Su\ reste, à la fréquence de fonctionnement de l'antenne radioélectrique 103, inférieur à -3dB dans le ou les milieux biologiques dans lesquelles l'antenne radioélectrique est destinée à être utilisée. La fréquence de fonctionnement fç, de l'antenne radioélectrique 103 correspond à la fréquence de l'onde électromagnétique émise par l'antenne radioélectrique.

[0062] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur comprend une unité 111 d'analyse de signal électrique configurée pour calculer l'impédance complexe Z _ANT de l'antenne radioélectrique 103, le coefficient de réflexion Su et/ou des valeurs de propriétés électromagnétique ou physiologiques du milieu biologique 110 environnant à partir du signal électrique réfléchi RS.

[0063] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur 101 comprend une unité 112 de génération de signal électrique configurée pour générer le signal électrique de consigne CS. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur comprend une unité 113 de traitement de données. L'unité 113 de traitement de données est par exemple configurée pour, à partir des valeurs de paramètres (impédance complexe Z _ANT de l'antenne radioélectrique 103, coefficient de réflexion Su, propriétés électromagnétique et/ou propriétés physiologiques du milieu biologique 110) calculées par l'unité 111 d'analyse de signal électrique, déterminer le signal de consigne CS à émettre par l'unité 112 de génération de signal électrique.

[0064] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur 101 (ou le dispositif externe) est configuré pour déterminer l'impédance complexe Z _ANT de l'antenne radioélectrique 103 à la fréquence de fonctionnement déterminée à partir du coefficient de réflexion Su et/ou de l'intensité complexe du signal électrique incident IS et du signal électrique réfléchi RS sur la base des équations (eq3) et (eq4).

[0065] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur 101 (ou le dispositif externe) est configuré pour déterminer des propriétés EM (notamment, permittivité ε et conductivité σ) du milieu biologique environnant à partir de l'impédance complexe Z _ANT et/ou du coefficient de réflexion Su _. Une telle détermination dépend de la configuration physique de l'antenne radioélectrique et peut être effectuée à partir d'un modèle mathématique reliant l'impédance complexe dans l'espace libre à l'impédance complexe in vivo et aux propriétés EM (notamment, permittivité ε et conductivité σ). Une telle détermination peut être effectuée notamment sur la base de l'équation (eq2).

[0066] Des modèles analytiques existent pour des antennes radioélectriques simples sous forme de sondes monopoles courtes (voir le document Burdette et al. précité) ou de sondes coaxiales (voir par exemple le document intitulé « An improved technique for permeattivity measurement using a coaxial probe », Blackham et al., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurements, vol. 46, n°45, pp 1093-1099, Octobre 1997). Pour des antenne radioélectriques plus complexes pour lesquelles aucun modèle analytique n'est disponible, un modèle numérique peut être généré en utilisant l'antenne radioélectrique dans des milieux ayant des propriétés EM connues, de sorte par exemple à relier des valeurs de l'impédance complexe Z _ANT de l'antenne radioélectrique dans le milieu et/ou du coefficient de réflexion Su à des valeurs de permittivité ε et/ou de conductivité σ du milieu. Puis l'antenne radioélectrique pourra être utilisée dans des milieux ayant des propriétés EM inconnues, les valeurs de ces propriétés étant déterminées par interpolation à partir des valeurs du modèle numérique, et de l'impédance complexe Z _ANT et/ou du coefficient de réflexion Su déterminé par le microcontrôleur.

[0067] La variation d'impédance causée par le milieu biologique 110 environnant dépend de l'épaisseur et de la permittivité de la capsule biocompatible dans laquelle le dispositif biotélémétrique est encapsulé et qui sépare le dispositif biotélémétrique du milieu biologique 110. Plus l'épaisseur (ou respectivement la permittivité) est élevée, plus la sensibilité est faible. En conséquence, une capsule plus fine permet de détecter une variation plus fine des propriétés EM, mais la plage de désaccord de l'antenne radioélectrique (ou la robustesse) se rétrécit.

[0068] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'antenne radioélectrique est configurée pour fonctionner dans des milieux biologiques ayant des propriétés EM variées. L'antenne radioélectrique est par exemple réalisée par un microruban, et isolée du milieu biologique par une capsule biocompatible à haute permittivité dans laquelle cette antenne radioélectrique est encapsulée. L'antenne peut être aussi réalisée en matériau conducteur électrique (par exemple, en métal tel que cuivre, aluminium, argent etc. ou un alliage). Les autres modes de réalisation décrits par référence à la fig. 1 ou 2 sont également applicables.

[0069] La FIG. 3A montre un premier exemple d'implantation du circuit radiofréquence 102 et du microcontrôleur 101.

[0070] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité 112 de génération de signal électrique comprend une sous-unité 132 de génération du signal électrique de consigne CS et une sous-unité 133 de génération d'un signal électrique de référence REF. Le signal de référence est par exemple un signal harmonique.

[0071] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le circuit radiofréquence 102 comprend un diviseur de puissance 123 configuré pour prélever une première fraction CS1 du signal électrique de consigne, prélever une deuxième fraction CS2 du signal électrique de consigne et générer le signal électrique incident IS à partir de la première fraction CS1 du signal électrique de consigne. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le signal électrique incident IS correspond à la première fraction CS1 du signal électrique de consigne.

[0072] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le circuit radiofréquence 102 comprend un analyseur configuré pour comparer l'amplitude et/ou la phase de la deuxième fraction CS2 du signal électrique de consigne avec celles du signal de référence REF. Selon un ou plusieurs modes de réalisation illustrés par la FIG. 3A, cet analyseur comprend un coupleur directionnel 124, un récepteur de test 121 et un récepteur de référence 122.

[0073] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le coupleur directionnel 124 configuré pour prélever le signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique 103.

[0074] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le récepteur de test 121 est configuré pour comparer le signal électrique réfléchi RS prélevé par le coupleur directionnel 124 avec le signal de référence REF. Le premier récepteur de test 121 génère un signal électrique de comparaison SI résultant de cette comparaison. La comparaison effectuée par le récepteur de test consiste à comparer l'amplitude et la phase du signal électrique réfléchi RS prélevé par le coupleur directionnel 124 avec celles du signal de référence REF.

[0075] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le récepteur de référence 122 est configuré pour comparer la deuxième fraction CS2 du signal électrique de consigne avec le signal de référence REF. Le récepteur de test 121 génère un signal électrique de comparaison S2 résultant de cette comparaison. La comparaison effectuée par le deuxième de réseau consiste à comparer l'amplitude et la phase de la deuxième fraction CS2 du signal électrique de consigne avec celles du signal de référence REF.

[0076] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le circuit radiofréquence 102 est configuré pour prélever une première fraction CS1 du signal électrique de consigne CS, transmettre à l'antenne radioélectrique une deuxième fraction CS2 du signal électrique de consigne formant le signal électrique incident IS et prélever le signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique, en séparant le signal électrique réfléchi RS du signal électrique incident IS.

[0077] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le microcontrôleur est configuré pour déterminer, relativement à la première fraction CS1 du signal électrique de consigne, le coefficient de réflexion Su correspondant à la fraction du signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique 103. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité 111 d'analyse de signal électrique est configurée pour recevoir les signaux électriques de comparaison SI et S2 et pour calculer l'impédance complexe Z _ANT de l'antenne radioélectrique 103, le coefficient de réflexion Su et/ou des valeurs de propriétés électromagnétique ou physiologiques du milieu biologique 110 environnant à partir des signaux électriques de comparaison SI et S2.

[0078] La FIG. 3B montre un deuxième exemple d'implantation du circuit radiofréquence 102 et du microcontrôleur 101. Dans ce deuxième exemple d'implantation du circuit radiofréquence 102, les éléments identiques à ceux du premier exemple d'implantation du circuit radiofréquence décrits par référence à la FIG. 3A ne sont pas décrits à nouveau et portent les mêmes références dans les figures 3 A et 3B.

[0079] Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le circuit radiofréquence 102 comprend en outre au moins un commutateur électrique 141, 142 configuré pour commuter le circuit radiofréquence 102 d'un premier mode de fonctionnement vers un deuxième mode de fonctionnement et vice- versa. Le circuit radiofréquence 102 est configuré pour, dans le premier mode de fonctionnement, pour prélever la première fraction du signal électrique de consigne et la fraction du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique et pour générer le signal électrique incident à partir de la deuxième fraction du signal électrique de consigne. Le circuit radiofréquence est configuré pour, dans le deuxième mode de fonctionnement, transmettre l'intégralité du signal électrique de consigne à l'antenne radioélectrique et ne prélever aucune fraction du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique. Il est ainsi possible de basculer du premier mode de fonctionnement dans lequel des valeurs de propriétés EM ou physiologiques du milieu biologique 110 environnant peuvent être déterminées à partir du signal électrique réfléchi par l'antenne radioélectrique, vers le deuxième mode de fonctionnement dans lequel le signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique 103 n'est pas prélevé et aucune valeur de propriétés EM ou physiologiques du milieu biologique 110 environnant ne peut être déterminée à partir du signal électrique réfléchi RS par l'antenne radioélectrique 103.

[0080] Dans le mode de réalisation représenté à la FIG. 3B, un premier commutateur électrique 141 est interconnecté entre la sortie de la sous-unité 132 de génération du signal électrique de consigne CS et l'entrée du diviseur de puissance 123 et un deuxième commutateur électrique 141 est interconnecté entre la sortie du coupleur directionnel 124 et l'antenne radioélectrique 103.

[0081] Dans au moins un mode de réalisation, combinable avec les modes de réalisation décrits par référence à la FIG. 1, 2, 3 A ou 3B, le dispositif biotélémétrique comprend un circuit d'adaptation d'impédance 150 (non représenté), interconnecté entre l'antenne radioélectrique 103 et le circuit radiofréquence 102. Le circuit d'adaptation d'impédance 150 est configuré pour mettre en œuvre une adaptation d'impédance. Cette adaptation d'impédance est par exemple paramétrée en fonction du coefficient de réflexion Su- Ainsi, il est possible d'ajuster dynamiquement le coefficient de réflexion Su effectivement obtenu et les propriétés (notamment amplitude, phase) du signal électrique réfléchi RS, par exemple en fonction de l'usage visé pour le dispositif biotélémétrique 100 à un instant donné ou de sorte à obtenir un niveau de qualité donné pour le signal électrique réfléchi RS ou l'onde électromagnétique EMS émise par l'antenne ou à augmenter la portée de l'antenne.

[0082] La FIG. 4A montre les courbes de variation de la permittivité relative de différents organes en fonction de la fréquence de fonctionnement : estomac, intestin grêle, côlon et muscle. Les valeurs de l'œsophage sont identiques à celles de l'estomac. On observe que, pour une fréquence de fonctionnement donnée, la permittivité relative dépend de l'organe, les différences restant sensibles en dessous de 1 GHz.

[0083] La FIG. 4B montre les courbes de variation de la conductivité de différents organes en fonction de la fréquence de fonctionnement : estomac, intestin grêle, côlon et muscle. Les valeurs de l'œsophage sont identiques à celles de l'estomac. On observe également que, pour une fréquence de fonctionnement donnée, la permittivité relative dépend de l'organe, les différences restant sensibles en dessous de 10 GHz.

[0084] Sur la base des courbes des figures 4A et 4B, on peut donc déterminer une gamme de fréquence de fonctionnement utilisable selon les applications visées. Par exemple, en utilisant une fréquence de fonctionnement à 434 MHz (bande ISM, industriel, scientifique et médical), les différences de valeurs de permittivité relative et de conductivité entre les organes sont suffisamment importantes pour pouvoir être détectées, tout en disposant d'une fréquence suffisamment élevée pour permettre un débit de transmission important et une bonne diffusion à travers le corps humain des ondes EM.

[0085] Ainsi, dans un exemple d'application du dispositif biotélémétrique selon la présente description, on peut déterminer, par exemple dans le microcontrôleur ou dans un dispositif externe communiquant avec le dispositif biotélémétrique 100, sur la base de courbes de variation des propriétés EM dans différents organes telles que celles des figures 4A et 4B, l'organe du corps humain dans lequel le dispositif biotélémétrique se trouve à un instant donné en fonction des propriétés EM du milieu biologique 110 déterminées par le microcontrôleur 101 à partir de l'impédance complexe Z _ANT et/ou du coefficient de réflexion Su- D'autres informations peuvent ensuite être déduites, comme par exemple un temps de transit gastro-intestinal.

[0086] Dans un exemple d'application où le dispositif biotélémétrique est configuré pour réaliser une endoscopie d'un organe spécifique ou d'une section spécifique du tractus gastrointestinal (par exemple, de l'intestin grêle), il est possible d'activer la caméra d'endoscopie uniquement lorsque le dispositif biotélémétrique atteint cet organe / cette section spécifique et ainsi d'économiser la batterie du dispositif biotélémétrique, et/ou de mieux utiliser cette batterie dans le but d'améliorer l'acquisition d'image (par exemple, le nombre d'images acquises par seconde) par la caméra d'endoscopie.

[0087] Dans un exemple d'application où le dispositif biotélémétrique est configuré pour délivrer un médicament dans un organe spécifique ou une section spécifique du tractus gastro- intestinal, le médicament peut être libéré automatiquement lorsque les propriétés EM du milieu biologique 110 correspondent aux propriétés EM de cet organe spécifique ou respectivement cette section spécifique.

[0088] Le tableau de la FIG. 5 donne quelques valeurs d'exemple de permittivité relative et de conductivité pour l'estomac, l'intestin grêle, le côlon et le muscle à quelques valeurs de fréquence de fonctionnement d'exemple. On observe qu'au-delà de 2,4GHz, les valeurs pour l'intestin grêle et le côlon sont très proches : il est donc difficile de distinguer ces deux organes en travaillant à de telles fréquences.

[0089] Le dispositif biotélémétrique présente de nombreuses possibilités d'application que ce soit dans le domaine médical ou non médical, par exemple, pour le génie civil, l'agriculture, la transformation des aliments, etc.