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Date et heures Titre et intervenant Résumé
  3 Octobre 14h00-15h00

Benedict Diederich

UC2 [You See Too] - The power in your pocket : Modular Cellphone Microscopy

For many years customized software toolboxes, relying on easy-to-access interfaces (API), accelerated the development of new techniques in biomedical imaging. Rapid prototyping based on 3D printers in combination with off-the-shelf electro-optical components makes it now possible to apply this method to hardware too. This concept of modularization can be especially well adapted to microscopy, since setups are mostly based on 4f-imaging, meaning that consecutive lenses share common focal planes. Our system UC2 (read You-See-Too) offers a modular optical toolbox to build a wide variety of different optical systems with just a few “bricks”. The system is built around 3D printed components and low-cost widely available components such as smartphone cameras and open-source micro-controllers making cutting edge research instruments not only affordable but  available.

A magnetic building plate equipped with electronic connectors serve as a basis making it possible to build a fully automated incubator microscope to allow live-cell imaging over several days. Adding a laser-scanning projector and rearranging the 3D printed building blocks converts it into a fully working Image-Scanning Microscope (ISM) well suited to teach the effect of optical sectioning and super-resolution.

Taking advantage of recent developments in cellphones high-end cameras, we were also able to implement high end imaging techniques, such as dSTORM, ISM or Light-sheet microscopy to make those methods not only available, but accessible.

We hope, that using such a system, makes cutting edge research available to a large community which involves ideas from different research fields. To make the system highly flexible, we published the sources and instructions into a publicly available repository.

  3 Octobre 15h00-15h30    

 3 Octobre 16h00-16h30

Laurent Malaquin

 

Technologies d’impression 3D haute résolution pour la réalisation de microsystèmes et de modèles de microenvironnements cellulaires

 

Les technologies de fabrication additive (aussi appelées Impression 3D) constituent un nouveau paradigme pour la fabrication de microsystèmes intégrés. En effet, la possibilité de concevoir et d’imprimer des objets tridimensionnels, selon un schéma de fabrication directe et adaptée au prototypage rapide, a le potentiel de transformer les méthodes actuelles de production dans le domaine de la recherche et de l’industrie. Les domaines d’applications sont très vastes et multi-échelles : ils couvrent aussi bien les secteurs du bâtiment, de l’aéronautique, du biomédical (implants dentaires, prothèses, …) que la joaillerie.

Malgré leur potentiel, les méthodes d’impression utilisées à l’heure actuelles restent limitées par certains verrous technologiques liés notamment à la résolution (la limite des 50 µm reste difficile à franchir) et à la capacité de réaliser des impressions multimatériaux pour fabriquer des composants 3D hétérogènes intégrant par exemple des fonctionnalités électriques ou optiques.

Ces contraintes sont particulièrement importantes dans les domaines de la microélectronique, de l’optique intégrée, de la microfluidique, des dispositifs médicaux de détection, de l’ingénierie des tissus pour lesquelles les méthodes actuelles, bien qu’offrant une résolution nanométrique, permettent difficilement  de structurer la matière dans la troisième dimension. Dans ces applications, la mise au point de méthodes et de procédés d’intégration et de structuration 3D de matériaux fonctionnels à des dimensions micrométriques est essentiel pour poursuivre les développements de R&D tant au niveau académique qu’au niveau industriel.

Parmi les nombreuses approches existantes dans le domaine de l’impression 3D, la stéréolithographie (basée sur un principe de photo-polymérisation assistée par laser) constitue une des techniques les plus prometteuses pour combler les limitations actuelles en termes de résolution. En effet, outre des améliorations logicielles importantes, la majorité des systèmes de stéréolithographie utilisés à l’heure actuelles restent limités par leur faible résolution planaire (la limite des 50 µm reste difficile à franchir) et une incapacité à réaliser des impressions multi-matériaux. C’est dans l’optique de lever ces verrous technologiques que la plateforme MultiFAB (FEDER, Région Occitanie) a été créé.

La première partie de cet exposé sera dédié à la microstructuration 3D au travers d’exemples de travaux réalisés avec plusieurs équipements de stéréolithographie haute résolution présents au LAAS CNRS.  Des applications dans le domaine de la fabrication de microsystèmes et de dispostifs microfluidiques seront présentées.

Une seconde partie traitera du développement de microenvironnements 3D de culture bio-inspirés reproduisant de façon contrôlée les spécificités du microenvironnement naturel des cellules. L’application des technologies d’impression 3D à l’ingénierie cellulaire sera illustrée par deux projets concernant portant sur la réalisation de matrices de culture macroporeuses et sur la réalisation de modèles pour l ‘étude de l’épithélium intestinal.

  3 Octobre 16h30-17h00    
 3 Octobre 17h00-17h30

Lionel Darras

 

Projet KheoPS ou des capteurs et une carte Arduino sur des sites archéologiques au service de la prospection géophysique

 

Dans le cadre de prospections géophysiques appliquées à l’archéologie, maîtriser le positionnement des mesures (en X, Y et Z) est un élément important pour un guidage sur le terrain et une interpolation adaptée des mesures.

Les instruments géophysiques permettent l’acquisition de données GPS par liaison série sous forme de trames au format NMEA pour les enregistrer et les synchroniser avec leurs propres mesures. Des systèmes de positionnement GPS de précision existent sur le marché mais ne sont pas parfaitement adaptés au besoin des prospections géophysiques : trop près de capteurs, ils peuvent perturber les mesures et trop près de murs ou d’arbres, ils peuvent ne pas être en mesure de fournir une position correcte.

Le projet KheoPS a pour objectif de disposer d’un système de positionnement de précision low-cost et peu encombrant, de grande autonomie et ne perturbant pas les mesures géophysiques. Ce système est composé d’un GPS de précision couplé à d’autres capteurs et qui permet :
- le guidage pour faciliter le suivi de cap de navigation lors d’une acquisition,
- le suivi de l’inclinaison des capteurs,
- l’acquisition de l’altitude de chaque mesure,
- l’estime de la position de chaque mesure dans une zone où la réception d’une position GPS est impossible.
- de transmettre ses données par liaison série sous forme de trames au format NMEA pour être enregistrées directement par l’appareil de prospection géophysique.

 

 4 Octobre

9h00-10h00

  Arnaud Fernandez

EDMon : un laboratoire embarqué dédié à la mesure de vieillissement de composants optoélectroniques en milieu spatial

 

La prochaine génération de satellites de télécommunication opérant en bande Ku et Ka considèrent la technologie de radio sur fibre (RoF) comme un bon candidat pour les charges utiles futures. Durant ces 15 dernières années le CNES a entrepris l’évaluation de composants optiques pour des applications spatiales. Actuellement un retour sur expérience en environnement réel pourrait accélérer l’introduction des technologies RoF pour les besoins spatiaux. C’est dans ce contexte que Thales Alenia Space et le CNES ont offert l’opportunité aux étudiants de l’Université de Toulouse de réaliser le nanosatellite NIMPH dédié au test en orbite d’une transmission RoF.

Plus précisément, l’objectif scientifique de ce projet est de concevoir, mettre sur orbite et contrôler un nanosatellite 3U (30x10x10 cm) ayant à bord une charge utile opto-microonde (EDMon : Erbium Doped Monitoring) dédiée à la mesure et la comparaison de la dégradation de fibres dopées erbium de constitutions chimiques différentes exposées aux radiations cosmiques. Cette mission de 2 ans et la trajectoire en orbite basse (de 300 à 1500 km d’altitude) augmentent le challenge représenté par cette initiative. En effet, la faible dose radiative (environ 10 krad en 2 ans) nécessite la mise au point d’une architecture de mesure étant suffisamment sensible à la faible dégradation du gain et du facteur de bruit d’une fibre dopée erbium (1 dB). Les données mesurées seront envoyées vers une station radio terrestre

De plus, les conditions environnementales difficiles et la loi spatiale requièrent une réalisation stricte de la charge utile. Cependant, toute surenchère dans le design de la charge utile peut mettre en péril le succès de la mission. Bien que ce projet représente une belle opportunité de mettre en valeur de nouvelles technologies, les ressources allouées au test de vieillissement de la fibre dopée erbium sont relativement faibles : quelques centaines de grammes, et environ 10 W de consommation incluant la télémétrie. Ces limites représentent un véritable challenge scientifique et pédagogique

 4 Octobre

10h00-10h30

 Antoine Wystrach

Navigation en réalité virtuelle chez la fourmi

Savoir naviguer dans des environnements complexes est un problème fondamental pour l’homme comme pour les animaux. Les insectes tels que les fourmis ou abeilles sont d’excellents navigateurs capables d’utiliser leur vision pour mémoriser de longues routes (sur plusieurs kilomètres) entre la nourriture et leur nid. La question de comment un cerveau de 1 mm3 peut permettre de telles capacités navigatrices, anime la recherche depuis plus de 50 ans. Une importante difficulté apparaît avec les études en laboratoire qui souffrent d'un manque d’espace évident (quelques mètres au plus) et imposent des conditions artificielles loin de prendre en compte la complexité du monde réel dans lequel les insectes ont évolué et expriment leurs comportements. Les études de terrains quant à elles, permettent de découvrir des comportements totalement insoupçonnés. Il y est cependant difficile de quantifier le comportement en détail, ainsi que de contrôler ou manipuler l’environnement naturel. Afin de réunir en un seul endroit le nécessaire contrôle scientifique et la complexité de l'environnement naturel, nous proposons de construire un dispositif de réalité virtuelle pour insectes permettant d’observer en condition de laboratoire les fourmis naviguant sur de longues distances dans des environnements visuels réalistes (reconstruit a partir du monde naturel de l’insecte).
 

 4 Octobre

11h00-11h30

 Thomas Panier

Custom extremely compact lightsheet module for commercial microscope

Nous avons développé un module très compact pouvant rajouter une modalité 'feuille de lumière' facile à régler et peu encombrante à un microscope commercial (le Slicescope de Scientifica). Il se compose d'un élément usiné par l'atelier de mécanique du laboratoire et de composants optomécaniques standards. Nous voudrions en diffuser le concept et mettre à disposition de la communauté les plans permettant sa fabrication.
 

 4 Octobre

11h30-12H00

Pierre Cochard

Projet quarrè : outils libres pour la conception d'espaces sonores interactifs en trois dimensions

Quarrè est une installation sonore interactive et immersive créée en 2018 à Bordeaux sous l'impulsion du SCRIME-LaBRI, avec le soutien du Conseil Régional de Nouvelle-Aquitaine. Le projet, outre la dimension artistique qu'il propose, a permis d'oeuvrer au déploiement d'outils open-source, comme le séquenceur OSSIA score, issus de la recherche du laboratoire sur le thème de l'interactivité dans l'art. Il a également permis la création d'outils satellites offrant la possibilité aux utilisateurs, à l'aide d'une application smartphone dédiée, d'agir en temps réel sur le déroulement, l'interprétation spatiale et/ou évènementielle d'un scénario sonore (manipulation d'instruments virtuels à l'aide d'interfaces tactiles et gestuelles, mise en espace de sons en trois dimensions à l'aide des capteurs de l'appareil...).