ECG IHM - Dispositif Électrocardiographique Portable

Vue d'ensemble

Conception et réalisation d'un dispositif ECG portable intégré, de la fabrication des électrodes en salle blanche jusqu'à l'affichage en temps réel. Projet multidisciplinaire couvrant la microfabrication, l'électronique embarquée et le traitement du signal biomédical.

Contexte et Objectifs

Le projet vise à développer un prototype fonctionnel d'électrocardiogramme portable en maîtrisant l'intégralité de la chaîne de mesure : électrodes personnalisées fabriquées en salle blanche, carte d'acquisition pour le traitement du signal, et interface d'affichage. L'enjeu est de créer des électrodes performantes fonctionnant uniquement à l'eau (sans gel conducteur) et d'assurer une visualisation temps réel du signal ECG.

Architecture du Système

Électrodes ECG (Microfabrication)

Les électrodes sont fabriquées sur substrat Kapton flexible en salle blanche selon un processus en 6 étapes : traitement plasma O₂ pour activation de surface, photolithographie avec résine S1813, évaporation sous vide de Ti/Au (100nm), lift-off, nettoyage et revêtement PEDOT:PSS (polymère conducteur).

Performances obtenues :

• Impédance ~7 Ω comparable aux électrodes commerciales
• Fonctionnement à l'eau sans gel conducteur
• Validation par spectroscopie d'impédance (diagramme de Nyquist)

Carte d'Acquisition (STM32)

La carte intègre des composants CMS soudés par refusion avec alimentation ±15V. Le microcontrôleur STM32 capture le signal ECG, applique un filtrage FIR (CMSIS-DSP) pour éliminer le bruit, et transmet les données en temps réel via UART vers Serial Plot pour visualisation.

Caractéristiques :

• Traitement du signal en temps réel
• Filtrage numérique FIR performant
• Communication série pour monitoring

Interface d'Affichage

Deux approches ont été explorées : une matrice OLED multicouche (ITO/HTL/EML/ETL/Al) fabriquée par évaporation thermique avec contrôle d'épaisseur en temps réel, et une solution alternative avec matrice LED 8×8 commandée par carte de multiplexage pour affichage de texte défilant.

Technologies Utilisées

Microfabrication : Photolithographie, évaporation sous vide Ti/Au, PEDOT:PSS, Kapton flexible Électronique : STM32, CMSIS-DSP, UART, PCB CMS, refusion Caractérisation : Spectroscopie d'impédance, ellipsométrie, oscilloscope

Défis Techniques

Microfabrication : Maîtriser l'uniformité des dépôts en évaporation, gérer l'environnement contrôlé (oxygène, humidité) et assurer la précision du lift-off.

Électronique : Résoudre les problèmes de vias défectueuses lors de la soudure CMS, déboguer méthodiquement la carte de multiplexage, et stabiliser le traitement multi-filtres.

OLED : Faire face à un pic d'oxygène lors de l'ouverture de chambre (défaut machine) et corriger l'oubli de la couche HBL qui causait des tensions excessives (13-20V).

Compétences Développées

• Techniques de salle blanche (photolithographie, évaporation, lift-off)
• Caractérisation optique (ellipsométrie) et électrique (spectroscopie d'impédance)
• Traitement du signal biomédical en temps réel (filtrage FIR)
• Fabrication et débogage de circuits électroniques (PCB CMS)
• Intégration multidisciplinaire (chimie, physique, électronique, informatique)
• Rigueur scientifique et débogage méthodique