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Biomécanique et instrumentation [Biomechanic and Instrumentation] (BEAMS Biomed)
Faculté des Sciences appliquées - école polytechnique / Brussels School of Engineering (Faculty of Applied Sciences) - Electromécanique (unité ULB668)

Le groupe biomédical étudie la conception, la modélisation et le développement d'équipements biomédicaux pour la chirurgie mini-invasive (pompes implantables pour délivrer des médicaments, outils de laparoscopie pour la chirurgie hépatique, station chirurgicale pour les interventions endoscopiques), la modélisation d'organes humains et l'instrumentation électronique biomédicale (monitoring cardio-respiratoire, EEG, EMG, stimulation électrique). [The biomedical research unit is focused on the design, modeling and development of biomechanical devices for minimally invasive surgery (implantable pumps for drug delivery, laparoscopic tools for hepatic surgery, surgical station for endoscopic interventions), modeling of human organs and biomedical electronic instrumentation (cardio respiratory monitoring, EEG, EMG, electrical stimulation).]



coordonnées / contact details


Biomécanique et instrumentation [Biomechanic and Instrumentation]
tel +32-2-650.31.61, fax +32-2-650.24.82, acmuffat@ulb.ac.be
http://beams.ulb.ac.be
Campus du Solbosch, UB3
CP165/56, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles

Pour en savoir plus, consultez le site web de l'unité.



responsables / head


Prof. Pierre MATHYS Prof. Alain DELCHAMBRE Prof. Pierre LAMBERT


composition / members


Nicolas CAUCHE Maxime DE BEL Aline DEGREEF Martin HIERNAUX Marc JAUMAIN Nicolas JULEMONT Laurent LONYS Benjamin MERTENS Michel PIEROBON Marion SAUSSE Jean-Baptiste VALSAMIS


projets / projects


EndoXire
La chirurgie endoluminale consiste à introduire les instruments chirurgicaux par les voies naturelles. Ceci permet de réduire le traumatisme subi par le corps du patient et de réduire le temps de séjour à l'hôpital et le temps de convalescence.Le but du présent travail est l'étude d'un nouveau type d'actionneur fluidique (hydraulique ou pneumatique) qui pourrait être à la base d'instruments de chirurgie mini-invasive ou endoluminale.Il se compose d'un tube flexible autour duquel des poches flexibles seront judicieusement disposées. Le gonflement et le dégonflement de ces poches par injection ou extraction de fluide permettra de fléchir et d'orienter le tube et ainsi d'en déplacer l'extrémité (qui pourrait porter un outil chirurgical). [During an operation of intraluminal surgery, all the tools are inserted by natural routes. Consequently, it reduces the trauma endured by a patient and results in shorter hospital stays and faster patient recovery.The purpose of this work is to study a new kind of fluidic actuator (hydraulic or pneumatic) on which tools of minimally invasive surgery or endoluminal surgery could be based.The actuator is made of a set of flexible pockets judiciously placed around a flexible tube. By inflating or deflating some of the pockets by injecting or extracting fluid, the operator will be able to bend and to orient the tube and in that way to induce a displacement of its tip, which could be carrying a surgical tool.]

Développement d'un tenseur ligamentaire pour la mise en place de prothèses totales du genou [Design of a ligament tensor for total knee arthroplasty]
L'arthroplastie totale du genou (c'est-à-dire le remplacement du genou par une prothèse) se pratique lorsque le genou présente des lésions importantes et évoluées qui entraînent des douleurs résistant aux antalgiques.Une fois les coupes osseuses réalisées au niveau du tibia et du fémur, le chirurgien réaligne le membre inférieur et rééquilibre les tensions ligamentaires. Pour rétablir une bonne balance ligamentaire, il doit réaliser un compromis entre les coupes osseuses et le relâchement des ligaments. Malheureusement, ce compromis échappe à toute méthode objective et reproductible à l'heure actuelle.Pour s'aider durant cette étape cruciale, le chirurgien utilise un « tenseur ligamentaire », outil, qui comme son nom l'indique, va lui permettre de mettre les ligaments sous tension.Le but du présent projet est d'apporter différentes améliorations au tenseur ligamentaire actuellement utilisé au CHU Tivoli, de manière à rendre plus objective et reproductible la phase de rééquilibrage des tensions ligamentaires. [Total knee arthroplasty (e.g. replacing the knee by a prosthesis) is an operation performed on patients whose knees present important lesions that involve sufferings drugs can not alleviate.Once the bone tips are cut, the surgeon realigns the leg and tries to correct the ligament balance. To reach this goal, he realises a trade-off between the position of the bone cuts and the ligament releasing. Unfortunately, no objective and reproducible method exists to obtain this trade-off.To help himself during this critical step, the surgeon uses a tool called a 'ligament tensor' to put the ligament under tension.The purpose of this project is to bring some improvements to the ligament tensor used at the CHU Tivoli, in order to obtain a more objective and reproducible method for recovering the ligament balance.]

EndoGES - Electrostimulateur gastrique implanté par endoscopie [EndoGES - Gastric electrical stimulator designed to be endoscopically implanted]
L'électrostimulation gastrique (GES) est une discipline récente provenant des recherches en stimulation cardiaque. L'idée de la GES est d'altérer l'activité myoélectrique naturelle de l'estomac dans le but de restaurer ou de perturber son fonctionnement normal. La GES a déjà montré son potentiel thérapeutique dans deux maladies digestives - la gastroparésie et l'obésité morbide - et elle semble prometteuse pour traiter des maladies supplémentaires comme le reflux gastrique oesophagien.Bien que moins invasives que leurs contreparties chirurgicales comme le bypass dans le cas de l'obésité, les techniques de GES doivent encore être améliorées pour pouvoir réellement percer. Premièrement, les stimulateurs devraient être améliorés et adaptés aux courants et formes d'onde à appliquer à l'estomac. A cet effet, plusieurs topologies de sources de courant sont examinées dans le service, et plus spécialement les topologies sans capacité de bloquage, lesquelles permettent un niveau de miniaturisation adéquat.Deuxièmement, les stimulateurs devraient être implantés par voie endoluminale, pour réduire encore l'invasivité des procédures qui requièrent encore à l'heure actuelle la création d'une poche sous-cutanée. Cette nouvelle méthode demande une miniaturisation encore plus grande, mais aussi un packaging adéquat pour l'implant, lequel pourrait être attaché durablement à la paroi de l'estomac et résister à son environnement très acide. Notre service couvre également cet aspect. [Gastric electrical stimulation (GES) is a recent research field that has derived from cardiac pacing. The idea behind GES is to alter the natural myoelectrical activity of the stomach in order to either restore or disturb normal parameters. GES has already demonstrated therapeutic effects in two severe digestive conditions - gastroparesis and morbid obesity - and is promising to treat additional conditions (e.g., GERD).Although already less invasive than their chirurgical counterparts like the Roux-en-Y gastric bypass to treat morbid obesity, the GES procedures need to be improved to really break through. First, the stimulators themselves should be enhanced and adapted to the stomach currents and stimulation patterns. In that regard, several current delivery topologies are under investigation in our labs, especially the 'dc blocking capacitor free' that enable the sufficient level of miniaturization.Second, the stimulator should be implanted endoscopically, to further reduce the invasiveness of the procedure that currently implies placement of the stimulator in a subcutaneous pocket. This new method implies further miniaturization as well as a special packaging that can be safely attached to the stomach wall and that could resist its harsh environment. This research covers this aspect as well, as we are currently testing some new patent pending concepts.]

ENDOMINA
L'endoscopie digestive flexible s'est développée au cours des 40 dernières années et a été, depuis les années '70, associée à des applications thérapeutiques de plus en plus fréquentes.Il persiste cependant des indications thérapeutiques non réalisables par endoscopie intraluminale (à travers l''sophage). Le but du travail est précisément de réaliser un instrument qui pourrait accroître les possibilités de chirurgie par endoscopie intraluminale. Cet instrument ne remplacerait pas les endoscopes et outils de chirurgie déjà présents sur le marché mais constituerait un complément permettant d'accroître fortement leurs possibilités thérapeutiques. [Flexible digestive endoscopy has been developing during the last 40 years and has been more and more frequently associated, since the 70ties to therapeutical applications. Some therapies are however non feasible by intraluminal endoscopy. The target of this research is to realise a device that could enhance the intraluminal surgery by complementing existing surgery tools and endoscopes]

NEOFOR
Création d'une plate-forme technologique pour la délivrance pulmonaire avancée d'agents pharmacologiques [Technological platform for advanced pulmonary delivery of Active Pharmaceutical Ingredients]



publications





theses


Towards Medical Flexible Instruments: a Contribution to the Study of Flexible Fluidic Actuators, 2010

Study of Microbubbles Mechanical Behavior, Application to the Design of an Actuated Table for Micromanipulation in Liquid Media, 2010

A Study of Liquid Bridges Dynamics: an Application to micro-Assembly, 2010

Theoretical and experimental study of electrostatic forces applied to micromanipulation: influence of surface topography, 2008

Theoretical and experimental study of capillary condensation and of its possible use in micro-assembly, 2007

Contactless handling for micro-assembly: acoustic levitation, 2007

New strategies of acquisition and processing of encephalographic potentials, 2006

A Contribution to Microassembly: a Study of Capillary Forces as a gripping Principle, 2004



collaborations


Hôpital Erasme, laboratoire de gastro-entérologie expérimentale - service de gastro-entérologie de L'ULB, Bruxelles, Belgique

Daniel ZIMMERMANN, COSYSYS, Rixensart, Belgique

Olivier VERHOYEN, Optim, Ans, Belgique

Michel DELEERS, UCB, Braine-l'Alleud, Belgique

Antoine NONCLERCQ, MEDATEC, Bruxelles, Belgique

Luc Barvais et Michel Baurain, Hôpital Erasme, service d'anesthésiologie-réanimation, Bruxelles, Belgique

Philippe Dubois, Hôpital de Mont-Godinne (UCL), service d'anesthésiologie-réanimation, Yvoir, Belgique

Alain d'Hollander, Hôpitaux universitaires de Genève, service d'anesthésie, Genève, Suisse



prix / awards


Médaille de l'Université (U.L.B. 2005) - Aline DEGREEF

Prix Charles Frerichs (2005) - Aline DEGREEF

Prix IBRA (2005) - Aline DEGREEF

Prix A.Ir.Br. (2005) - Aline DEGREEF

Prix Louis Baes décerné par l'Académie Royale des Sciences pour les travaux sur la génération des gammes opératoires d'assemblage (1994) - Alain DELCHAMBRE

Prix Charles Frerichs (1983) - Alain DELCHAMBRE

Solvay Awards (1991) - Alain DELCHAMBRE

Best Paper Awards reçu à la conférence ''IEEE International Conference on Assembly and Task Planning (ISATP'99)'' (1999) - Alain DELCHAMBRE

Prix Charles Frerichs (2007) - Martin HIERNAUX

Médaille de l'université (U.L.B. 2006) - Martin HIERNAUX

Prix du doyen (U.L.B. 2006) - Martin HIERNAUX

Robert Sinave (Société Royale Belge des Electriciens 1986) - Pierre MATHYS

ASIC 1989 à Grenoble(F)de la meilleure application industrielle pour le circuit intégré MODACEC (prix collectif) - Pierre MATHYS

Grand Prix de l'innovation 1993 de la Région Wallonne (prix Joseph BOHET) pour la meilleure collaboration industrie/université entre l'ULB et PHILIPS Power Systems. - Pierre MATHYS

Médaille de l'Université (U.L.B. 2006) - Martin HIERNAUX

Prix Charles Frerichs (2007) - Martin HIERNAUX

Prix de la solidarité humaniste de l'U.A.E. (2008) - Laurent LONYS



savoir-faire/équipements / know-how, equipment


Outils de conception assistée en mécanique, électricité, électronique, électromagnétisme, multi-physique. Equipements de mesure.

Conception de systèmes électromécaniques à vocation industrielle et biomédicale. Conception de plateformes électroniques embarquées pour applications temps réel.



mots clés pour non-spécialistes / keywords for non-specialists


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disciplines et mots clés / disciplines and keywords


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codes technologiques DGTRE


Automatisation, robotique, techniques et régularisation Instrumentation Mécanique appliquée, hydraulique, technologie du vide, vibrations, acoustique appliquée Technologie de la production Technologie médicale