Design, fabrication, and characterization of flexible electrodes for recording brain electrical activity

Résumé

L’électroencéphalographie (EEG) est une technique essentielle pour l’analyse de l’activité cérébrale, largement utilisée dans le diagnostic médical, les interfaces cerveau-machine et la neuroergonomie. Cependant, les électrodes conventionnelles, dites « humides », qu’elles soient rigides ou semi-flexibles, présentent des limitations en termes de confort, d’adaptabilité morphologique et de stabilité du signal. Cette thèse vise à concevoir, fabriquer et caractériser de nouvelles électrodes flexibles haute performance, optimisant à la fois la qualité des enregistrements EEG, la flexibilité, le confort et l’ergonomie. Dans cette étude, plusieurs composites polymères conducteurs ont été explorés, notamment des matériaux à base de SEBS, SEBS-MA et EVA, intégrant des nanotubes de carbone et du noir de carbone. Ces matériaux ont été sélectionnés et optimisés afin de combiner conductivité électrique, flexibilité et stabilité mécanique. La fabrication des électrodes en configuration multibroches a été réalisée par dissolution chimique dans un solvant, suivie d’une compression mécanique, garantissant une intégration optimale à l’interface cuir-chevelu. La caractérisation des électrodes s’est articulée autour de trois axes principaux : - Propriétés mécaniques : Évaluation du module de stockage en fonction de la température afin de déterminer la souplesse et la résistance des composites. - Propriétés électriques : Analyse de la conductivité et de l’impédance électrochimique pour optimiser la qualité du contact avec la peau. - Performance EEG : Comparaison des signaux enregistrés avec ceux obtenus à l’aide d’électrodes flexibles commerciales afin d’évaluer la fidélité du signal. Les résultats démontrent que les électrodes flexibles à base de SEBS-MA/8%wtCNT/2%wtCB constituent une alternative prometteuse aux électrodes classiques, offrant un équilibre optimal entre flexibilité et conductivité. De plus, l’analyse approfondie des signaux EEG met en évidence une meilleure flexibilité et une stabilité accrue du signal, notamment lors d’enregistrements prolongés. Ces avancées ouvrent de nouvelles perspectives pour l’EEG portable, en particulier dans le cadre des applications de santé numérique et du suivi individualisé, en permettant le développement d’électrodes flexibles adaptées à l’enregistrement continu et personnalisé de l’activité cérébrale. Elles constituent également un levier important pour les interfaces cerveau–machine, en répondant aux exigences croissantes des neurosciences appliquées.

Date	13 avr. 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ilyass Tabiai (Directeur(-trice)) & Éric David (Codirecteur(-trice))