Solutions pour l’auto-adaptation in-situ de systèmes communicants – SACSO

La méthode proposée est basée sur quatre étapes :
1/ définition de la performance à optimiser
2/ identification des indicateurs fournissant une information sur la performance
3/ conception de la circuiterie nécessaire à la mesure des indicateurs
4/ conception de la circuiterie nécessaire à l’auto-adaptation du système

Dans le cadre du projet SACSO, le véhicule de test pour la validation des solutions développées pour des dispositifs à front-ends passifs est un système NFC (Near Field Communication). Le véhicule utilisé pour le second cas d’étude est un système électronique portatif de mesure de la pression intraoculaire. Enfin, pour le troisième cas d’étude, traitant de la gestion intelligente de la consommation, le véhicule est un amplificateur radiofréquence, circuit clé dans le cas d’une communication sans fil et très consommateur d'énergie.

• Développement d'une modélisation complète de la chaine de transmission NFC. La particularité de ce type de chaine de transmission est sa très forte sensibilité aux caractéristiques du secondaire et à l'environnement durant la communication. La modélisation proposée n'a pas d'équivalent dans la littérature.
• Développement d'une plateforme matérielle d'œil fantôme permettant de simuler les effets biomécaniques utiles et perturbateurs mis en jeux dans une mesure de pression intraoculaire.
• Développement d'une méthode d'auto-calibration statique pour les circuits RF dans le but de trouver le meilleur compromis entre puissance consommée et performances. La caractéristique clé de cette méthode est que les mesures nécessaires afin d'atteindre l'objectif d'auto-calibration sont obtenues par des capteurs embarqués non-intrusifs. Ce type d'approche nous permet de préserver la fonctionnalité du circuit et de réaliser l'autocalibration en une seule itération sans dépendre d'instruments de test complexes.

L'approche proposée dans le projet devrait être validée sur des démonstrateurs permettant de couvrir un grand nombre de caractéristiques des dispostifs médicaux portatifs. L'objectif est de pouvoir proposer une généralisation de l'approche pour pouvoir être transférable à tout type d'application

1. M.Dieng et al, « Accurate and Efficient Analytical Electrical Model of Antenna for NFC Applications », IEEE international Newcas Conference, June 2013

2. A.Deluthault, V. Kerzérho, S. Bernard, M. Renovell, F. Soulier and P. Cauvet “Self-Adaptive System for Medical Application”, poster Groupement de Recherche SoC-SiP, Juin 2013

3. M. Dieng, T. Kervaon, P.H. Pugliesi-Conti, M. Comte, S. Bernard, V. Kerzérho, F. Azaïs, M. Renovell “Study a self-adaptation strategy system for Near Field Communication (NFC) transceiver”, poster Groupement de Recherche SoC-SiP, Juin 2013

Dans le contexte de systèmes très performants et des applications critiques, l'objectif du projet est de concevoir des Systèmes Auto-adaptatifs capables de prendre en compte leur environnement proche et de s'adapter à différents scénarios.
Le concept fondamental d'auto-adaptation n'est pas complètement nouveau : les techniques d'auto-calibrage appliqué après la fabrication ont été développées pour adresser les problèmes liés à d’importantes variations technologiques, et des techniques d'auto-compensation ont été aussi développées pour traiter les effets de vieillissement des composants. Dans ce projet, nous adressons deux cas d'auto-adaptabilité jusqu’à maintenant non-traités: auto-adaptation à l'application et auto-adaptation à l'environnement.
Concernant l'auto-adaptation à l'application le fonctionnement d'un système entier dans l'application est limité par le fonctionnement de chaque composant. Malheureusement, le fonctionnement des composants individuels est dans la plupart des cas optimisé pour une grande gamme de systèmes ou d’applications et pas pour un système ou une application spécifique. L'originalité de l'approche proposée dans ce projet consiste à 'prévoir' l'intégration du système au moment de la conception des composants. Le composant est alors conçu avec un Circuit d'Auto-adaptation intégré, qui permet au composant de modifier ses caractéristiques électriques en toute autonomie une fois qu’il est placé dans l'application, et ce de façon à pouvoir optimiser le fonctionnement du système entier.
Concernant l'auto-adaptation à l'environnement, le fonctionnement du système dépend aussi des changements de l'environnement : par exemple un système de téléphone portable communique différemment lorsqu’un obstacle est placé dans son environnement et vient perturber son comportement… Dans ce cas, le composant pourvu d’un Circuit d'Auto-adaptation peut changer lui-même ses caractéristiques électriques en fonction de l'environnement pour optimiser le fonctionnement du système.
L'adaptation à l'application n’est à faire théoriquement qu’une seule fois, lorsque le composant est placé dans le système. De plus, on connaît la gamme de d'applications possibles au moment de la conception du composant. En revanche, l'adaptation à l'environnement est à réaliser continument en raison de variations permanentes. De plus, les modifications d'environnement ou les évolutions ne sont pas intrinsèquement prévisibles. C'est pourquoi nous avons tendance à qualifier comme 'statique' l'adaptation à l'application et 'dynamique' l'adaptation à l'environnement.
Bien que la méthodologie proposée dans le projet soit applicable à n'importe quel système de hautes performances, le contexte d'e-santé est utilisé comme démonstrateur. Dans ce contexte, le projet se concentre sur la télésurveillance pour laquelle le patient est équipé d'un capteur qui communique avec un dispositif électronique externe jouant le rôle d'une passerelle vers une infrastructure de réseau. Dans un capteur ingéré communiquant avec un dispositif externe, les deux points de fonctionnement principaux qui doivent être garantis sont i) la qualité de la communication et ii) la consommation électrique de la gélule.
Dans ce projet, nous développons des solutions génériques pour l'adaptation statique et dynamique d’un dispositif médical utilisé dans des systèmes de télésurveillance. Nous avons identifié trois cas majeurs dans les dispositifs électroniques médicaux : dispositifs avec ‘front-end’ passif, dispositifs avec ‘front-end’ actif et gestion de la puissance consommée. L'objectif de ce projet est d'adresser ces trois cas. Tous les développements seront validés sur deux prototypes : un circuit NFC pour illustrer un exemple de ‘front-end’ passif et une pilule électronique pour illustrer un exemple de ‘front-end’ actif et de la gestion de la consommation.