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Lycée Technique Alkhawarizmi de Safi Centre Brevet de Technicien Supérieur Fili

Lycée Technique Alkhawarizmi de Safi Centre Brevet de Technicien Supérieur Filière Systèmes Électroniques Rapport du projet de fin d’études Présenté pour l’obtention du Diplôme de Technicien Supérieur en Systèmes Électroniques Réalisé Par : Marouane khaoula Marouane khaoula Taoufik Allah Amal Taoufik Allah Amal Encadré Par : Encadré Par : M. Elyamani Iklil M. Elyamani Iklil Sujet : Sujet : Soutenu le Lundi 28 juin 2021 Année scolaire : 2020-2021 Respirateur Artificiel Dédicace Ce projet de fin d'études est dédié à mes chers parents qui m’ont toujours poussée et motivée dans mes études. Ce projet représente donc l’aboutissement qu’ils m’ont prodigué tout au long de mes scolarités qu’ils en soient remerciés par cette trop modeste dédicace. À tous mes amis de 2éme année Systèmes électroniques, et toute personne qui occupe une place dans mon cœur. Marouane Khaoula J’ai le plaisir d’offrir ce travail à mes très chers parents. Vous m’avez offert l’amour et la tendresse, vous avez éclairé mon chemin, et m’avez encouragé et soutenu tout au long de mes études. Que Dieu le tout puissant vous préserve et vous procure santé et longue vie. À Raihane, et mes chères sœurs. Votre affection, votre aide et votre compréhension m’ont été d’un grand soutien, que ce modeste travail soit pour vous, et je vous offre l’expression de ma gratitude et de ma reconnaissance. Taoufik Allah Amal C’est un moment de plaisir de dédier cet œuvre aux personnes décédées à cause de COVID- 19. À tous les professeurs décédés fidèles à leur travail. Aux médecins et infirmiers qui forment la première ligne de défense en temps de crise, sacrifiant tout pour sauver les autres. Remerciement Avant de commencer la présentation de ce rapport, nous profitons de l'occasion pour remercier du fond du cœur toute personne qui a contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail. Nous tenons à exprimer notre profonde reconnaissance à M. IKLIL EL YAMANI professeur encadrant pour son soutien, sa vaillance, sa gentillesse dans les moments difficiles. Il a été plus qu’un professeur de projet de fin d'étude, il nous a guidé, critiqué, et offert des suggestions. Son encouragement permanent et son dynamisme organisateur nous a énormément facilité les tâches. M. IKLIL EL YAMANI nous vous remercions vivement pour tout. Nous tenons aussi à remercier M. AZIZ AQUESBI le directeur de BTS et toute l'équipe pédagogique de lycée Al KHAWARIZMI de Safi. Nos remerciements s’adressent également à tous nos professeurs pour leur générosité et la grande patience dont ils ont su faire preuve malgré leurs charges. Merci encore une fois. Sommaire Dédicace .................................................................................................................................................. 2 Remerciement ........................................................................................................................................ 3 Introduction générale ............................................................................................................................ 1 ........................................................................................................ 3 Introduction : ....................................................................................................................................... 4 I. Problématique: ............................................................................................................................. 4 II. Suggestions:................................................................................................................................. 4 III. Objectif: ................................................................................................................................... 5 a. Diagramme bête à corne : ........................................................................................................ 5 b. Diagramme pieuvre : ............................................................................................................... 5 c. Diagramme SADT : ................................................................................................................. 6 d. Diagramme FAST ................................................................................................................... 6 Conclusion du chapitre 1 ..................................................................................................................... 7 ...................................................................................................... 8 Introduction ......................................................................................................................................... 9 I. Notion .......................................................................................................................................... 9 II. Diagramme de Gantt ................................................................................................................. 10 Conclusion du chapitre 2 ................................................................................................................... 10 ................................................................. 11 I. Définition du système respiratoire: ........................................................................................... 12 II. Structure du système respiratoire. ............................................................................................. 12 III. Poumons: ............................................................................................................................... 13 IV. La mécanique de ventilation .................................................................................................. 14 a. L’inspiration : un phénomène actif. ....................................................................................... 14 b. L’expiration : un phénomène passif. ..................................................................................... 14 V. Physiologie: ............................................................................................................................... 14 VI. Saturation O2 ......................................................................................................................... 15 VII. la ventilation spontanée (VS) ................................................................................................ 16 a. La ventilation spontanée à pression positive (VS-PEP ou CPAP) ........................................ 17 VIII. Le volume contrôlé VC ......................................................................................................... 17 IX. La ventilation en pression positive bi phasique (BIPAP) ...................................................... 18 Conclusion du chapitre 3 ................................................................................................................... 18 Chapitre 4: étude du système ........................................................................................................ 19 Introduction : ..................................................................................................................................... 20 I. Schéma bloc du respirateur artificiel ......................................................................................... 20 II. Schéma simplifié ....................................................................................................................... 21 III. Modèles prédictifs: ................................................................................................................ 23 a. La fréquence cardiaque.......................................................................................................... 24 a.1. Simulation sous isis : .......................................................................................................... 25 b. Examen spiromètrique ........................................................................................................... 27 b.1. qu’est-ce qu’une spiromètrie? ............................................................................................ 27 b.2. Que mesure-t-on? ............................................................................................................... 27 b.3. Simulation sous ISIS : ........................................................................................................ 28 c. Capnographie ......................................................................................................................... 28 d. Oxymétrie .............................................................................................................................. 30 IV. L’intelligence artificielle ....................................................................................................... 34 a. Raspberry pi .......................................................................................................................... 34 b. Machine Learning : ............................................................................................................... 37 c. Les réseaux de Neurones Artificiels : .................................................................................... 39 d. Réseaux de neurones récurrents (RNN) : .............................................................................. 41 e. Préoccupations concernant l'ensemble de données de PICU ................................................. 43 f. Dataset PICU ......................................................................................................................... 44 g. Patient population .................................................................................................................. 46 h. Préparation du jeu de données ............................................................................................... 47 i. Tensorflow............................................................................................................................. 54 j. Google Colaboratory : ........................................................................................................... 55 V. Le module d’alimentation : ....................................................................................................... 57 a. Bloc d’alimentation : ............................................................................................................. 57 b. Le schéma global : ................................................................................................................. 59 Conclusion du chapitre 4: .................................................................................................................. 60 Chapitre 5: site web ......................................................................................................................... 20 Introduction : ..................................................................................................................................... 62 I. Table de comparaison : .............................................................................................................. 62 II. InfinityFree ................................................................................................................................ 62 a. Caractéristiques: .................................................................................................................... 63 b. le processus de création de compte sur infinityfree .................................................................... 63 c. Critères du choix du capteur de température, humidité et pression : ..................................... 65 d. ESP32 avec BME280 ............................................................................................................ 66 Conclusion du chapitre 5 ................................................................................................................... 20 ............................................................................................ 69 Introduction : ..................................................................................................................................... 70 I. Moteur pas à pas avec arduino .................................................................................................. 70 a. Le temps minimal. ................................................................................................................. 70 II. Bag valve ................................................................................................................................... 71 a. Forme sphérique .................................................................................................................... 71 b. Forme cubique ....................................................................................................................... 72 III. Engrenage .............................................................................................................................. 72 Conclusion du chapitre 6 ................................................................................................................... 73 Conclusion générale .............................................................................................................................. 74 Bibliographie et webographie................................................................................................................ 75 Les Annexes .......................................................................................................................................... 76 Liste des figures Figure 1:les suggestions pour le système respirateur artificiel ................................................................ 4 Figure 2:Diagramme bête à corne ........................................................................................................... 5 Figure 3: Diagramme pieuvre .................................................................................................................. 5 Figure 4: Diagramme SADT ................................................................................................................... 6 Figure 5: Diagramme FAST .................................................................................................................... 6 Figure 6: Notion ...................................................................................................................................... 9 Figure 7: Répartition des tâches sur Notion ............................................................................................ 9 Figure 8: Diagramme de Gantt .............................................................................................................. 10 Figure 9: Système respiratoire ............................................................................................................... 13 Figure 10: transport de l’oxygène.......................................................................................................... 15 Figure 11: La ventilation spontanée ...................................................................................................... 16 Figure 12: La ventilation spontanée à pression positive………………………………………………. 17 Figure 13: Le volume contrôlé .............................................................................................................. 17 Figure 14: la ventilation en pression positive bi phasique..................................................................... 18 Figure 15: schéma bloc du respirateur ................................................................................................... 21 Figure 16: Respirateur artificiel simplifié ............................................................................................. 22 Figure 17: Cycle de respiration ............................................................................................................. 23 Figure 18 : fréquence cardiaque et fréquence de respiration ................................................................ 25 Figure 19:simulation sous isis ............................................................................................................... 25 Figure 20: la première exécution ........................................................................................................... 26 Figure 21: résultat finale ........................................................................................................................ 26 Figure 22: fonctionnement de la spirométrie ......................................................................................... 27 Figure 23: simulation sous isis .............................................................................................................. 28 Figure 24:capteur MQ-135 .................................................................................................................... 30 Figure 25:hémoglobine désoxygénée et hémoglobine oxygénée .......................................................... 31 Figure 26:La saturation en oxygène est de 0 %. .................................................................................... 31 Figure 27:La saturation en oxygène est de 75 %. .................................................................................. 31 Figure 28:l’impulsion Oxymètre ........................................................................................................... 32 Figure 29:MAX30100 ........................................................................................................................... 33 Figure 30:Le sous-système SpO2 du MAX30100 ................................................................................. 33 Figure 31: La carte raspberry pi ............................................................................................................ 35 Figure 32: la description de la carte raspberry ...................................................................................... 36 Figure 33: les composants ..................................................................................................................... 37 Figure 34: Hypothèse biologique de génération d'un comportement intelligent ................................... 40 Figure 35: Schéma d’un réseau de neurones monocouche. ................................................................... 40 Figure 36: Schéma d’un réseau de neurones multicouche .................................................................... 41 Figure 37: nombre des patients ............................................................................................................. 46 Figure 38:type de ventilateur ................................................................................................................. 47 Figure 39: logo ...................................................................................................................................... 54 Figure 40: fonctionnement du Tensorflow ............................................................................................ 54 Figure 41:execution avec colab ............................................................................................................. 55 Figure 42: bloc transformateur .............................................................................................................. 58 Figure 43: le redresseur ......................................................................................................................... 58 Figure 44: le filtre .................................................................................................................................. 58 Figure 45: l’alimentation stabilisée ....................................................................................................... 59 Figure 46:premiere étape ....................................................................................................................... 63 Figure 47:deusieme étape ...................................................................................................................... 64 Figure 48: troisième étape ..................................................................................................................... 64 Figure 49:la dernière étape .................................................................................................................... 65 Figure 50:le site web ............................................................................................................................. 67 Figure 51 : Dimensions caractéristiques d’une calotte .......................................................................... 71 Figure 52:bag valve forme cubique ....................................................................................................... 72 Figure 53: système bielle manivelle ...................................................................................................... 73 Liste des tableaux Tableau 1:description des fonctions ........................................................................................................ 6 Tableau 2:étude des blocs ...................................................................................................................... 21 Tableau 3:organisation des données ...................................................................................................... 45 Tableau 4:dataset ................................................................................................................................... 49 Tableau 5:Le nouveau schéma pour chaque pas de temps enregistré ................................................... 50 Tableau 6:Le pourcentage de données manquantes pour chacune des variables mesurées................... 51 Tableau 7:Nomenclature ....................................................................................................................... 59 Tableau 8:Table de comparaison ........................................................................................................... 62 Tableau 9:Table de comparaison entre les capteurs .............................................................................. 66 Liste des abréviations SpO2 : saturation pulsée en oxygène ETCO2 : end tidal CO2 FiO2 : Fraction of Inspired Oxygen PEEP : Positive End Expiratory Pressure VS : ventilation spontanée CPAP : Continuous Positive Airway Pressure BIPAP : Bilevel Positive Airway Pressure VC : volume contrôlé RNN : Réseaux de neurones récurrents IA : Intelligence artificielle 1 Respirateur Artificiel Introduction générale Avec la propagation de la pandémie Corona « COVID-19 » à travers le monde, les pays continuent de développer diverses méthodes pour lutter contre le virus et limiter sa propagation. Mais malheureusement, COVID-19 pénètre dans les voies respiratoires et peut empêcher de respirer. Le virus se déplace dans les voies respiratoires. Ce sont les voies respiratoires qui incluent la bouche, le nez, la gorge et les poumons. Ainsi COVID-19 est plus susceptible d’aller plus loin que les virus comme le rhume. Les poumons pourraient s’enflammer, ce qui rend difficile pour respirer. Cela peut conduire à une pneumonie, une infection uploads/Geographie/ pfe-taoufikallah-marouane.pdf