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Diagnostic médical, maintenance prédictive et monitoring environnemental

Date de publication
10 avril 2020
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Des capteurs OEM pour le diagnostic médical, la maintenance prédictive et le monitoring environnemental

B-Sens (Mons) conçoit et développe des capteurs physiques et (bio) chimiques portés par les fibres optiques et les semi-conducteurs

Dans nos activités quotidiennes, nous nous répartissons entre du très fondamental et du très appliqué. C’est un peu ce qui caractérise les ingénieurs. Et cette dualité, j’en ai vraiment besoin pour me sentir en harmonie

CAUCHETEUR 2 92055213_219039842693634_8130749102829862912_nL’ingénieur Christophe Caucheteur (Polytech UMONS, spécialisation Telecom, 2003) a découvert l’intérêt de la fibre optique pour les capteurs en réalisant son mémoire, portant sur l’étude et le développement de capteurs mécaniques à fibres optiques.

Mais à sa sortie de l’université, la conjoncture économique était encore fort affectée par les effets des attentats du 11 septembre. « Il y avait peu d’emplois pour les ingénieurs. Quand l’université m’a fait savoir qu’à son estime, j’avais l’étoffe pour réaliser une thèse, j’ai sauté sur l’occasion ».

Dans la foulée, il entreprend un Doctorat au sein du Service d’Electromagnétisme et de Télécommunications, sous l’égide du Prof. Patrice Mégret. Il décroche alors un mandat d’Aspirant du F.R.S.-FNRS et effectue une thèse de Doctorat sur les capteurs mécaniques et chimiques basés sur la technologie des réseaux de Bragg fibrés.

Un environnement de recherches riche en collaborations

Au terme de ces 4 années de recherches doctorales, il enchaîne avec un mandat de Chargé de Recherches du F.R.S.-FNRS. Il multiplie alors les séjours à l’étranger, notamment à l’Université des Sciences et Technologies de Lille en France et à la Carleton University of Ottawa au Canada.

« Mon environnement de recherches est riche en collaborations nationales et internationales. Les plus déterminantes pour mes activités actuelles sont celles avec le Service de Science des Matériaux de l’Université de Mons (Prof. Marjorie Olivier, Prof. Marc Debliquy) et avec l’Electronics Department de la Carleton University (Prof. Jacques Albert). Ces synergies et les nombreux accomplissements qui en ont découlé (publications, dépôts de brevets, projets financés par la Wallonie, …) m’ont amené à postuler à la prestigieuse bourse Starting Independent Researcher Grant du Conseil Européen de Recherches (ERC) », explique Christophe Caucheteur.

Cette bourse est décernée à de jeunes chercheurs qui se sont illustrés par la quantité et la qualité de leurs travaux et qui démontrent une aptitude à gérer une équipe de recherches.

Il faut également que les candidats présentent un projet de recherche exploratoire.

Des biocapteurs à fibres optiques pour faciliter le diagnostic médical

Des capteurs OEM pour le diagnostic médical, la maintenance prédictive et le monitoring environnementalSon projet dédié à la mise au point de biocapteurs à fibres optiques – des sortes de lab-on-fiber construits sur le modèle des lab-on-chips – pour faciliter le diagnostic médical répondant à chacun de ces critères est accueilli favorablement.

Près de 1.5 millions d’euros ont été octroyés pour financer, pendant 5 ans, une équipe de recherches de 2 postdocs et 2 doctorants. Un partenariat a été établi avec le Service de Protéomique et de Microbiologie de l’Université de Mons (Prof. Ruddy Wattiez).

« Les biocapteurs sont étudiés et développés pour répondre aux besoins de mesures rapides et précises dans différents domaines comme le diagnostic médical, le monitoring environnemental ou encore la sécurité de la chaîne alimentaire. Ils emploient des fibres optiques dans lesquelles des réseaux de Bragg sont photoinscrits par traitement laser.

Ceux-ci sont optimisés pour être sensibles à des changements d’indice de réfraction du milieu extérieur. Ils sont recouverts d’une couche nanométrique d’or dans le but d’accroître la sensibilité à l’indice de réfraction externe. C’est sur cette couche d’or que sont greffés des biorécepteurs, lesquels attirent l’analyste à détecter selon un mécanisme basé sur l’affinité anticorps-antigène.

Les principaux défis du projet consistaient à transposer cette technique maîtrisée sur fibres en silice aux fibres polymères, d’une part, et à convertir les mesures in vitro en mesures in vivo, d’autre part », explique Christophe Caucheteur.

Ses recherches ont notamment porté sur l’étude, le design et la réalisation de réseaux radiatifs à l’aide d’un laser à impulsions femtosecondes ainsi que sur leur fonctionnalisation (dépôt d’or, caractérisation optique, …).

En parallèle de ces développements en photonique, des biorécepteurs spécifiques ont été préparés et caractérisés en vue d’un greffage sur la surface de la fibre optique.

Piqué par le virus de la recherche

« J’étais piqué par le virus de la recherche », explique Christophe Caucheteur. Et un chercheur, cela s’exprime au travers de publications et de conférences. Elles n’ont pas manqué. « Et puis, au fur et à mesure qu’on mature, on devient rédacteur de projets, on constitue des équipes ».

En 2012, il concourt au poste de chercheur qualifié et l’obtient. « Je gère alors une équipe de recherche à l’UMONS autour des biocapteurs à fibre optique. A l’époque, on était dans une finalité médicale : via un endoscope, on tentait de retrouver des biomarqueurs du cancer du poumon et de l’estomac ».

L’équipe, constituée d’une petite dizaine de personnes, comprend 3 post-docs et quelques doctorants. Elle est aussi très internationale, avec des chercheurs provenant notamment de Chine, d’Espagne et de Grande-Bretagne.

De la recherche très appliquée

Des capteurs OEM pour le diagnostic médical, la maintenance prédictive et le monitoring environnementalMais en marge de cette recherche fondamentale, l’équipe de Christophe Caucheteur va se lancer dans une recherche bien plus appliquée, subsidiée par la Région wallonne au travers des pôles Logistics in Wallonia, Skywin et Mecatech : avec des industriels comme Alstom, Sonaca et Thalès notamment, la recherche va porter sur des capteurs mécaniques et de température.

Pour Alstom, dans le cadre d’un projet de monitoring ferroviaire, des capteurs vont être déposés sur les pieds de rail, permettant, grâce à la contrainte mécanique sur le rail, de réaliser le comptage des essieux. C’est le principe de base de la sécurité ferroviaire : une section de voie est considérée comme « libre » quand le nombre d’essieux du train, compté à l’entrée, est le même à la sortie. Dans ce contexte, la fibre optique intervient en redondance des systèmes de sécurité mécaniques.

« Dans nos activités quotidiennes, poursuit Christophe Caucheteur, nous nous répartissons entre du très fondamental et du très appliqué. C’est un peu ce qui caractérise les ingénieurs.

Et cette dualité, j’en ai vraiment besoin pour me sentir en harmonie ».

De nombreux produits brevetés

Parmi les différents projets poursuivis, poursuit-il, nous avions obtenu un « First-Spin-Off », un chercheur de l’UMONS qui était chargé d’évaluer la pertinence de la constitution d’une spin-off autour des capteurs de fibre optique.

On avait déjà pas mal de produits brevetés : un détecteur d’hydrogène (né dans le contexte de la production d’hydrogène et des piles à combustibles pour la mise en place future de véhicules à hydrogène) et un détecteur de flammes conçu pour assurer la surveillance de zones étendues (tunnels, parkings souterrains).

Incubée par WSL, après avoir valorisé ces deux brevets via l’AVRE, la spin-off B-Sens est créée en juin 2016 par Christophe Caucheteur et deux associés, le Dr Ir en chimie Marc Debliquy et le Dr Driss Lahem du centre de recherche Materia Nova. « On avait prospecté le marché et on avait épinglé un gros client allemand. Ce fut l’élément déclencheur pour la création de la SPRL ».

Fibre Optique Valley

Des capteurs OEM pour le diagnostic médical, la maintenance prédictive et le monitoring environnementalDans la région de Mons, on connaît bien la fibre optique. Avec le centre de recherche Multitel et Euromultitel S.A., la câblerie Nexans à Frameries ou encore Sensorea (qui est en passe de reprendre les activités d’Emphase liées aux capteurs), on peut presque parler de Fibre Optique Valley.

Des rapprochements sont d’ailleurs envisagés entre les PMEs montoises pour prospecter le marché des applications environnementales : la fibre optique y présente notamment l’avantage de ne pas être soumise aux perturbateurs électromagnétiques et donc de ne pouvoir générer aucune étincelle dans des zones ATEX (Atmosphère Explosive). « On discute également avec I-Care autour de gros projets de maintenance ».

Quant aux équipements nécessaires, B-Sens les loue à l’UMONS ou à Materia Nova. Et a créé ses trois premiers emplois avec l’engagement de deux docteurs (un CTO et un chef de projet) ainsi qu’un électronicien qui développe les produits.

« Nous sommes des fournisseurs de capteurs OEM ».

Des capteurs OEM pour le diagnostic médical, la maintenance prédictive et le monitoring environnementalAujourd’hui, B-Sens est une société wallonne spécialisée dans le développement de capteurs OEM basé sur deux technologies, les fibres optiques et les semi-conducteurs. Son expertise unique réside dans la conception et le développement de capteurs physiques et (bio) chimiques.

Les réseaux de fibres optiques produisent des capteurs miniaturisés qui peuvent être distribués, surveillés à distance ou insérés dans de petits espaces, permettant leur utilisation dans de nombreux domaines.

Leur association avec une couche sensible spécifique révèle leur nature la plus révolutionnaire, ouvrant la voie à la détection (bio) chimique et physique in situ et offrant de grandes capacités, peut-être même révolutionnaires, de déploiement de capteurs. Dans cette configuration, le réseau est un dispositif générique et adaptatif tandis que la couche sensible apporte la spécificité.

Les semi-conducteurs fournissent également des capteurs miniaturisés. Ils se comportent comme des capteurs ponctuels et sont particulièrement pertinents pour les développements basés sur l’IoT.

L’entreprise est spécialisée dans :

  • La conception et fabrication de réseaux de fibres,
  • La conception et développement de semi-conducteurs,
  • La synthèse de revêtement sensible,
  • Le développement de capteurs physiques et (bio) chimiques,
  • Le développement d’interrogation dédié, également compatible avec les standards IoT,
  • Les tests en laboratoire et sur le terrain,
  • Les démonstrateurs clé en main,
  • Le prototypage.

« On se voit comme des fournisseurs de capteurs à des entreprises qui sont capables de les intégrer dans leurs métiers. On réalise les design clé-en-main selon les spécifications des clients, poursuit Christophe Caucheteur.

Avec ces derniers, on réalise des POC (Proof-of-concept) et, une fois celui-ci accepté par le client, on le livre à l’industriel.

C’est ce que l’on vient de faire avec Nexans et un sous-traitant d’Arcelor pour des capteurs de température installés dans des générateurs haute-tension et dans des rigoles de hauts-fourneaux. L’idée est de vérifier comment ces rigoles sont impactées afin de réaliser de la maintenance prédictive ».

En maintenance prédictive, B-Sens fournit pour l’instant ses capteurs à des industriels belges, allemands et français.

B-Sens est un fournisseur essentiel pour l’industrie de l’internet des objets. « Nous créons des capteurs qui interrogent les objets à distance en utilisant tous les protocoles de communication de l’IOT : notamment les communications radio (cellulaires, Bluetooth, WiFi, SigFox, LoRaWAN…) mais aussi lumineuses (le protocole Li-Fi utilise les fréquences du spectre lumineux pour transmettre de l’information).

Des capteurs OEM pour le diagnostic médical, la maintenance prédictive et le monitoring environnementalB-Sens, associée à la Sonaca et à la société néerlandaise Somni Solutions, participe également au projet Sens4Com labelisé en octobre dernier par le pôle Mecatech dans le cadre du 2e appel à projets d’IOT4INDUSTRY.

Ce projet porte sur une solution de télémétrie basée sur des capteurs équipés de fibre optique. Le but : mesurer divers paramètres induisant des effets mécaniques sur divers types de pièces (fabriquées par exemple à destination du secteur aéronautique ou automobile).

Les capteurs collectent et transmettent les données, selon les besoins spécifiques de chaque fabricant.

 

Quelle est votre meilleure décision professionnelle ?

Avoir créé B-Sens. On ne le regrette pas. D’ailleurs, 2020 sera une année charnière : nous gérons plusieurs projets de recherche et des contrats commerciaux de plus en plus nombreux, permettant à l’équipe de s’accroître. Un ingénieur chimiste sera recruté à la fin du printemps et on réfléchit donc à sortir progressivement du giron de l’université.

Votre dernier défi technologique ?

Mettre au point un micro-interrogateur low-cost. Le défi technique est le même que pour nos autres capteurs mais il faut le réaliser dans un rapport qualité prix exceptionnel. On en sera à 150 € par point de mesure.

Votre phrase préférée ?

« Aller jusqu’au bout des choses » et « Quand on veut, on peut »

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