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Présentation projet ThermoCardioPig

Eric Bobillier UR ADNCeric.bobillier@rennes.inra.fr

CATI SICPA

CATI DIISCO

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Besoin originel

• Mesurer en continu plusieurs paramètres physiologiques sur des porcs de 80/100kg placés en lots et soumis à différents stress thermiques.

• Nature des paramètres à mesurer:– Température cutané.– Rythme cardiaque.– Respiration.– Activité.

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Besoin originel (suite)

• Suivre jusqu’à 50 animaux en même temps.• Mesures non-invasives.• Mise en œuvre aisée.• Fiabilité• Réaliser 100 dispositifs pour 2 sites

d’expérimentation. • Coût !!!

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Recherche de l’existant.

• Système JET de Data Science International (DSI)

Coût : 16000€ pour 10 animaux !!!!!!Pas adapté aux porcs en lots

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Choix d’obtention des données

• 2 possibilités : Datalogging ou monitoring.– Datalogging : les données sont enregistrées sur l’animal et récupérées

en fin d’expérimentation par l’animalier.• Avantages:1) Pas besoin d’infrastructure spéciale (dispositif de réception)

» 2) Plus d’autonomie car moins énergétivore . • Défauts: Pas d’informations sur le déroulement de la mesure lors de la manipe.

» (Données ou alarme en cas de problèmes ).

– Monitoring : Les données sont transmisses en temps réelles par un média (radio, infrarouge, fil,..) et stockées par un PC.

• Avantages et défauts inversés par rapport au datalogging.

• Choix retenu : Monitoring par transmission radio.

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Dispositif retenu.• Développement d’une ceinture permettant la collecte des

différents signaux physiologiques.• Equipée d’un boîtier électronique assurant la mesure, le

traitement et la transmission des données collectées.• Réception par un PC de toutes les mesures effectuées sur

l’ensemble des animaux, afin d’en assurer l’enregistrement , la visualisation, et le suivi (alarmes..)

• Prévoir en + un gilet de protection répulsif si animaux en lots.

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Choix mesure température• Solutions classiquement utilisées : Thermocouple ou thermistance.

– Avantages: Faible coût et mise en œuvre aisée.– Défauts : nécessite une calibration spécifique.

• Solution retenue: Capteur de température numérique calibré usine à 0.1°C par le fabriquant.

• Positionnement du capteur: Le choix a été pris de mettre le capteur entre le boîtier et la peau au niveau d’un des deux muscles dorsaux. La mesure obtenue est proche de 0.5 à 1°de la température centrale. Ce positionnement peut être revue en fonction des choix des scientifiques.

• Mesure et envoie de la mesure au PC toutes les 30s

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Choix Mesure Rythme Cardiaque• Solutions classiquement utilisées:

– Electrodes autocollante Ecg : Très difficile à mettre en œuvre sur animal vigile.– Ceinture sportive « Polar » : Problème de captation du signal sur longue durée,

car pas de sudation des porcs et gel conducteur absorbé au bout de quelques heures.

• Solution retenues:– Développement d’électrodes spécifiques contenant de l’acrylate de sodium

(couche culote) permettant de conserver une humidité entre la partie conductrice et la peau durant plusieurs jours.

Raccord électrique

Caoutchoucconducteur

Coton

Coucheculote

Paroi étanche

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Choix Mesure Rythme Cardiaque (2)

• Détection du complexe R, validation de sa durée selon un min et un max.

• Mesure de l’intervalle R-R et rejet si inférieur à 50 ou supérieur à 250.

• Calcul de la médiane des intervalles R-R et envoie au PC toutes les 30 s

Min/Max

Intervalle R-R

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Choix Mesure Activité• Détection du mouvement dans les 3 directions par le biais

d’un accéléromètre MEMS 3 axes.• Le mouvement n’est pas vraiment caractérisé, mais toute

accélération au dessus d’un seuil fixé sera considérée comme un mouvement.

• Ces périodes d’activités sont cumulées sur 30s et envoyées toutes les 30s au PC.

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Choix Mesure Respiration• Méthode de référence: Respiratory inductance plethysmography (RIP).

Basée sur le principe de la mesure de variation de l’inductance d’une bobine placée dans une ceinture autour de la poitrine de l’animal. Lors des respirations , la ceinture se dilate, entrainant des variations d’inductance. Nécessite pour bien fonctionner de disposer de deux ceintures, une sur la poitrine et une sur le ventre.

• Malheureusement, n’arrivant pas à trouver ce type de ceinture, je n’ai pas pu implé-menter cette fonctionnalité dans le projet actuel.

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Boîtier électronique

Capteur température+ Accéléromètre

Taille: 50/50/25 mm

Filtre 50Hz

Module Radio

Ampli ECG

Accéléromètre

Sonde T°

Micro Processeur

Electrode ECG

Voyant

Batterie

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Ceinture de mesure

Electrodes ECG Sangle extensible Boîtier de mesure

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Programme d’acquisition• Logiciel développé sous LabView• Permettant la visualisation,

l’enregistrement.• Possibilité de suivre 32 animaux

simultanément. (50 dans la future version)

• Création d’une configuration expérimentale.

• Alarmes de suivi concernant l’état de la batterie, l’émission, la perte de la ceinture. Avec envoie automatique d’email.

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Quelques caractéristiques• Porté de transmission: 30m selon environnement.• 1 point toutes les 30s, intégrant la mesure de T°, le rythme

cardiaque médian , et l’activité cumulé durant ces 30s.• Précision de la mesure de température; 0.1°C.• Seuil de détection pour la mesure d’activité: 32 mG• Poids boîtier électronique 70g, ceinture 300g.• Autonomie:

– Mesure T° et accélération plusieurs semaines.– ECG 1à 2 semaine maximum .

• Coût: Partie électronique 100€/animal maxi.

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Merci de votre

attention