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La spectroscopie par résonance ultrasonore

La spectroscopie par résonance ultrasonore

La spectroscopie par résonance ultrasonore

9 mai 2017

Par : admin

L’excellence du Laboratoire d’Imagerie Biomédicale (LIB – UPMC/CNRS/INSERM) est largement reconnue. Structuré par quatre équipes thématiques, il propose une riche expertise sur le développement de nouveaux outils d’imagerie cardiovasculaire, sur les nanosystèmes et les biomarqueurs en cancérologie ainsi que sur l’utilisation de l’imagerie multimodale et de l’électrophysiologie pour comprendre l’organisation anatomique et fonctionnelle du système nerveux. Récemment, la quatrième équipe, qui explore les nouvelles approches ultrasonores pour déterminer les caractéristiques mécaniques de l’os, a développé une nouvelle version d’un dispositif de caractérisation des matériaux. Celui-ci comporte deux innovations importantes : tout d’abord grâce à son algorithme de traitement, il permet une extraction rapide et automatique des caractéristiques élastiques des échantillons analysés, isotropes (ex : métaux) et anisotropes (ex : matériaux composites). Par ailleurs, un nouveau design d’instrumentation particulièrement intéressant a été mis au point : il permet d’étendre largement la gamme de fréquence d’étude, tout en autorisant une manipulation ergonomique de ceux-ci, et facilite ainsi considérablement le travail pour l’opérateur d’analyse.

Forts de cette proposition technique, Pascal Dargent (Ingénieur de recherche – CNRS) et Quentin Grimal (Professeur des universités – UPMC), désireux d’ouvrir des perspectives d’évolution et de diffusion au dispositif, ont pris contact avec Lutech afin de mettre en place un programme de développement.

Le marché de la caractérisation des matériaux, qui concerne de manière évidente les acteurs de la recherche et également de nombreux domaines industriels, représentera en 2020 plus de 400 millions de dollars dans le monde (*). L’analyse préalable conduite par Lutech a confirmé l’intérêt de la spectroscopie par résonance ultrasonore (RUS) sur ce vaste marché. Les acteurs de l’analyse ultrasonore sont dynamiques et ces dernières années et ces dernières années de nombreuses publications scientifiques et demandes de brevet ont été déposées ouvrant des perspectives dans les domaines de la fabrication additive, de l’analyse des métaux précieux, de l’aéronautique ou encore dans les biomatériaux, sur des territoires comme les Etats-Unis et l’Allemagne. Les travaux de l’équipe s’inscrivent dans ce courant et ont conduit à deux publications (**) ainsi qu’au dépôt d’une demande de brevet.

Lutech a souhaité accompagner les chercheurs afin d’assurer le développement de ce nouveau dispositif et lui offrir des perspectives de diffusion vers le monde socio-économique. C’est dans cet objectif qu’un programme de développement a été construit avec eux, il permettra de produire un prototype avancé du dispositif, de mener des tests qualifiants et de calibrer l’ensemble des paramètres, y-compris les éléments logiciels, assurant son fonctionnement optimal.

Le programme a été lancé il y a bientôt 2 mois, nous avons interrogé Pascal Dargent afin qu’il nous éclaire sur son intérêt pour le transfert ainsi que Maxime Huynh, chef de projet en charge du programme, pour évoquer les projets en liens avec l’instrumentation scientifique.

(*) Source : Tech2Market
(**) Bernard, S.; Grimal, Q. & Laugier, P. Resonant Ultrasound Spectroscopy for viscoelastic characterization of anisotropic attenuative solid materials J. Acoust. Soc. Am., 2014, 135, 2601-2613 // Bernard, S.; Marrelec, G.; Laugier, P. & Grimal, Q. Bayesian normal modes identification and estimation of elastic coefficients in resonant ultrasound spectroscopy Inverse problems, 2015, 31, 065010


[Pascal Dargent] Combien de temps vous a-t-il fallu pour développer le prototype initial ? Qu’est-ce qui vous a motivé pour le faire ?

Le laboratoire travaille sur cette technique depuis de nombreuses années pour répondre aux besoins des études de l’os. Il est apparu très tôt qu’elle était la seule méthode d’analyse mésoscopique(lien : https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9soscopique) des caractéristiques mécaniques d’un matériau.


[Pascal Dargent] Pourquoi avez-vous sollicité Lutech ?

L’os constitue un cas particulièrement difficile compte tenu de son anisotropie et de sa porosité qui amortit fortement les résonances. Ces contraintes ont amené le laboratoire à développer davantage les algorithmes d’analyse, au point de porter la méthode RUS au-delà de l’état de l’art actuel.
Afin de transférer cette technologie vers d’autres domaines que ceux de la biomécanique (vocation primaire du laboratoire), et d’amorcer la maturation d’une nouvelle configuration d’instrument d’analyse par RUS, nous avions besoin de l’intervention de la SATT qui a pour vocation d’accompagner les laboratoires dans ces nouveaux objectifs.


[Pascal Dargent] Comment l’intervention de Lutech se place dans votre quotidien au laboratoire ?

Avant même le démarrage du programme de maturation, Lutech a pris en charge les tâches liées à la gestion de la propriété intellectuelle et celles de l’étude du marché.
Compte tenu de ces premières approches, Lutech finance directement les achats permettant la réalisation d’un démonstrateur. Le projet, planifié sur l’année 2017, fait l’objet de « jalons » réguliers permettant au laboratoire et à Lutech de prendre en compte au plus tôt les éventuelles difficultés rencontrées.


[Pascal Dargent] Que retirez-vous aujourd’hui de 2 mois de collaboration avec Lutech sur le programme ?

La gestion du projet est assez « fluide ». Les commandes aux fournisseurs et sous-traitants ne sont absolument pas affectées par le rôle intermédiaire de Lutech.
Par ailleurs, les multiples contacts de Lutech dans des domaines scientifiques très variés nous aident à trouver un soutien technologique ponctuel que nous recherchions dans le cadre du projet.


[Maxime] Qu’est ce qui a conduit Lutech à investir dans le programme ?

L’équipe du LIB est mondialement connue pour ces travaux sur l’os et sa maitrise de la RUS. Suite à des demandes d’industriels du bâtiment et de la mécanique, Quentin Grimal et Pascal Dargent ont identifié un important potentiel dans d’autres domaines que les sciences de la vie, potentiel par ailleurs confirmé par l’analyse Lutech.

Plusieurs discussions avec des entreprises et centres techniques ont par ailleurs montré un besoin actuel critique dans la fabrication additive (métal en particulier) de méthodes de contrôle qualité. En effet, les projets de fabrication de pièces pour l’aéronautique et l’automobile se multiplient sans qu’aucun process d’inspection ne s’impose comme « gold standard ». La RUS présente un potentiel intéressant, notamment en termes de précision de mesure, de coût, et prise en main.

Lutech a donc décidé d’investir dans ce projet prometteur qui complète par ailleurs notre expertise sur le domaine de l’analyse de matériaux.


[Maxime] Les dispositifs scientifiques présentent-ils des spécificités particulières pour réaliser un transfert vers le monde socio-économique ? Un brevet est-il nécessaire en amont ?

L’instrumentation scientifique présente une part très importante des transferts de technologies dans le domaine des sciences de l’ingénieur. L’enjeux cependant est le plus souvent d’identifier le marché/l’application qui permettra la rentabilité du dispositif. En effet, et si les innovations dans ce domaines sont fréquentes dans les laboratoires, le facteur le plus limitant est le volume commercialisable, souvent trop réduit pour garantir un retour sur investissement. Plusieurs success stories existent néanmoins, notamment à l’UPMC.

Un brevet n’est pas impératif, notamment pour les problématiques de coûts cité précédemment. Un brevet est un investissement important (entre 70 et 120 k€ sur 5 ans). En fonction de la taille du marché, un industriel pourra préférer un transfert de savoir-faire via la mise en place d’une consultance du chercheur. D’autres technologies pourront également favoriser un brevet + transfert de savoir-faire. C’est vraiment du cas par cas.


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