Les défis humanitaires actuels sont de plus en plus complexes et nécessitent plus que jamais de conjuguer innovation scientifique et capacité d’agir dans l’urgence. Pour répondre à ces enjeux, Handicap International et la Fondation INSA ont créé l’Alliance Innovation for Humanity afin de mieux lier l’innovation à l’intervention sur le terrain. Cette ambition se traduit par de nombreux dispositifs d’engagement, de mobilisation et de sensibilisation regroupés sur cette page.


PROJETS COLLECTIFS

Dans le cadre de leurs cours des groupes d’étudiants de 4ème année ont travaillé sous la supervision de professeurs-chercheurs de l'INSA. Ces projets ont le double avantage de pouvoir explorer de nouvelles pistes d’innovation tout en apportant aux étudiants un cas d’étude concret en lien direct avec leur apprentissage.

2019-2020

 

Nouvelles formes de prothèses par technologie additive

8 étudiants en Génie Mécanique - INSA Lyon

Contexte et réalisations :

Un problème majeur rencontré dans le cadre des actions menées par Handicap International est le manque d’accessibilité aux soins. En effet, dans les pays en situation de conflits, il est plus compliqué de pouvoir fournir des soins efficaces rapidement, et le manque de matériel pour produire des prothèses est critique. Concevoir et adapter une prothèse est une activité, en soi, compliquée car les membres humains ont des formes complexes, variant selon les individus et le handicap. Une des méthodes les plus simples pour fabriquer une prothèse est l’impression 3D.

  • Les étudiants ont travaillé sur un modèle numérique de prothèse optimisée respectant les caractéristiques suivantes : une adaptation en fonction des caractéristiques physiques du bénéficiaire;
  • une conservation des caractéristiques mécaniques nécessaires à la solidité et la durée de vie ;
  • un coût minimal.

DANS LE DÉTAIL

Les étudiants ont travaillé sur l’optimisation de la forme de prothèses tibiales sur les logiciels Inspire et SolidWorks. Le projet comprenait aussi la réalisation d’un prototype avec de l’ABS (acrylonitrile butadiène styrène), par méthode de dépôt de fil fondu (FDM).

Résultats obtenus :

  • L’optimisation sur le logiciel Inspire n’est pas représentative, car la matière est considérée comme continue.
  • L’optimisation sur SolidWorks est pour sa part intéressante, mais longue et à adapter à chaque personne.
  • Les étudiants ont imprimé un prototype à l’échelle 0,85 en 30h, avec comme résultats un bon état de surface et un coût de 370 euros. 

Quels matériaux polymères pour la fabrication additive de prothèses? 

Projet réalisé par 7 étudiants en spécialité Science et Génie des Matériaux - INSA Lyon

Contexte et réalisations :

Afin d’apporter des réponses toujours plus rapides, qualitatives et adaptées aux besoins de chacun, Handicap International interroge la possibilité de réaliser des emboîtures de prothèses de jambe, sur mesure, en fabrication additive. Les étudiants de ce groupe ont analysé des matériaux disponibles selon un cahier des charges comprenant le prix, les propriétés mécaniques, la recyclabilité et autres facteurs. Ils ont ensuite comparé le tout avec le polypropylène (PP), utilisé actuellement par Handicap International pour ses prothèses.

DANS LE DÉTAIL :

Les étudiants ont étudié et comparé les propriétés mécaniques, thermiques et les relations avec l’environnement de différents polymères thermoplastiques. La majorité des polymères étudiés ont de meilleures propriétés mécaniques que le PP. De même, ils valident tous les conditions thermiques, peuvent se recycler et offrent une meilleure (ou égale) résistance aux UV que le PP. Ils ont retenu le PE-HD, le PETG, le PS et l’ABS. Toutefois, il semble qu’actuellement, le meilleur compromis pour l’impression 3D de prothèses trans-tibiales reste le PP utilisé par Handicap International. Le PETG, le PS ou l’ABS pourraient convenir en utilisant des filaments recyclés pour limiter leurs coûts plus élevés que le PP.

Le PE, moins cher que le PP, peut représenter une solution d’avenir si les techniques d’impression 3D s’améliorent pour ce polymère. On peut aussi envisager d’utiliser des filaments recyclés de PP, puisque ce polymère répond à tous les critères de la prothèse, dans le but de réduire les coûts ainsi que l’importation des filaments.  

2020-2021

Recyclage et revalorisation des déchets de plâtre de Handicap International

8 étudiants en spécialité SGM - INSA Lyon

Contexte et réalisations :

La fabrication de prothèses nécessite des moules en plâtre pour les premières mesures. Leur utilité est de courte durée car chaque prothèse est spécifique à un patient, et il est par conséquent impossible de réutiliser les moules pour deux prothèses différentes. Après utilisation, ces moules volumineux sont entreposés dans des bennes où ils finiront leur vie. Dans une démarche écologique et pratique, Handicap International étudie les différentes possibilités pour « upcycler » ces déchets de plâtre et leur donner une seconde vie. En théorie, le plâtre est recyclable à l’infini, car une fois déshydraté il peut passer du plâtre pris à de la poudre. Les étudiants ont à la fois travaillé sur le recyclage du plâtre et sur l’adaptation de cette solution à des environnements présentant des conditions d’expériences limitées.

DANS LE DÉTAIL :

Les étudiants ont retracé toute l’évolution que la poudre de plâtre devait suivre afin de retourner à l’état de poudre réutilisable. Après une étape de chauffage pour obtenir du plâtre déshydraté et une étape de broyage pour arriver à l’état de poudre, ils ont prouvé en moulant la poudre recyclée qu’il était possible de réutiliser les déchets de plâtre pour leur utilisation primaire, à savoir la fabrication de moules.

Le défi suivant était de concevoir une solution adaptable à chaque situation sur le terrain. Pour ce faire, les étudiants ont étudié les températures de chauffage nécessaires à la réaction, les différents outils de broyage existants, et ont aussi tenté de mettre en place un protocole pour construire un système artisanal de broyage.La solution proposée pourrait, ainsi, combler aussi bien les grands centres ayant la possibilité d’acheter des outils que les plus petits centres, avec des moyens plus limités.

PROJET DE FIN D’ETUDES

Un projet de fin d’études (PFE) se déroule lors de la 5ème et dernière année de formation d’un élève INSA. Il permet d’approfondir un sujet déjà identifié et de proposer des solutions techniques avancées.

2019-2020

 

La sélection de thermoplastiques compatibles à l'impression 3D FDM pour réaliser des prothèses personnalisées

Projet de Fin d’Études en 5ème année au sein du département SGM, Laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP) – INSA Lyon

Contexte et réalisations :

Dans certains pays, l’accès aux soins reste très difficile, et la fabrication de prothèses classiques sur mesure est coûteuse et longue. C’est dans ce contexte que ce projet a vu le jour, avec pour objectif principal de réduire le prix et le temps de fabrication afin de faciliter l’accès à l’appareillage aux personnes handicapées dans le besoin.

DANS LE DÉTAIL :

Les matériaux étudiés et comparés dans ce projet étaient le PLA (acide polylactique) et l’ABS (acrylonitrile butadiène styrène), en passent par la méthode de dépôt de fil fondu (FDM). Des analyses thermiques, microscopiques et mécaniques ont été menées, avec et sans vieillissement : en température à 50°C et en humidité à 98%. L’étudiante est arrivée à la conclusion que sans vieillissement, le PLA a de meilleures propriétés mécaniques que l’ABS. Mais le PLA est très sensible au vieillissement en humidité, et ses propriétés mécaniques sont alors fortement réduites.  

STAGES

Les stages se déroulent principalement en 4ème et 3ème année de formation d’un élève INSA. Il permet de positionner un élève ou un groupe restreint d’élèves sur un sujet de potentielle innovation, d’envisager les solutions à mettre en place et éventuellement remettre des prototypes.

2020-2021

 

Détection des bombardements civils au Yemen

Trois stagiaires spécialité Informatique INSA Lyon

Contexte et réalisations :

L’objectif initial était de détecter des bombardements civils au Yémen à partir d’images satellites Sentinel et d’en faire une cartographie. Cet objectif a dû être modifié en cours de route à cause du manque de données exploitables. Les étudiants ont donc créé un outil qui permette de mieux exploiter les images satellites. Cet outil, livré sous la forme de logiciel, localise les zones de changement et la variation dans le temps, puis les classe afin de déterminer les zones d’intérêt (i.e. zones de bombardements civils). Un algorithme de différence d’image à partir d’un couple (image source - image cible) créé sur mesure pour Handicap International a été proposé.

DANS LE DÉTAIL :

Problèmes de la première piste : le satellite Sentinel ne produit pas d’images d’assez bonne qualité, et le peu de textures présentes sur les images ne permettent pas à un réseau de discriminer entre différentes zones. De plus, l’entraînement des deux réseaux - d’augmentation et de détection - nécessite l’utilisation d’une carte graphique. Il s’agissait donc ensuite d’utiliser un workflow similaire à ceux utilisés pour la détection de changements dans les caméras de surveillance, pour soustraire le fond sur les images et que seuls les changements soient apparents. Seulement, cela nécessite d’avoir beaucoup d’images, et le même point de vue sur chaque image.

La solution proposée était au final un algorithme de détection des différences à partir d’un couple (image source - image cible), grâce à des comparaisons de pixels.  

Étude de l'évolution du Covid-19 dans les pays africains

Trois stagiaires spécialité Informatique - INSA Lyon

Contexte et réalisations :

L’objectif était de pallier le manque d’informations sur l’état réel de la propagation du COVID-19 par une analyse des réseaux sociaux, de détecter l’accélération des cas, les tensions sociales et éventuellement les fakes news, et enfin d’avoir un outil paramétrable par pays permettant de dresser l’état des lieux de la propagation du virus. Les étudiants ont exploré une solution logicielle permettant de répondre à ce cahier des charges.

DANS LE DÉTAIL :

La solution proposée par les étudiants est la création d’une application web permettant l’utilisation de corpus issus des réseaux sociaux, l’analyse volumétrique, l’analyse de sentiments, l’analyse de topics et les analyses croisées. Les pistes à suivre par la suite seraient l’amélioration de la catégorisation (utilisation d’un classifieur plus léger + entraînement plus adapté du XLNET grâce à une machine puissante), l’ajout du fine-tuning par pays au front pour l’analyseur de sentiments, et l’ajout d’un classifieur français pour la catégorisation. Il faudrait aussi d’indexer (crawler) la presse pour les événements liés au COVID et de les intégrer au graphe pour une analyse complète.   THESE Les thèses engagées dans l’alliance s’articulent étroitement avec les axes de la chaire de recherche Innovation for Humanity. Elles permettent d’explorer en profondeur des innovations adaptées au terrain de Handicap International tout en vérifiant scientifiquement son applicabilité et sa replicabilité.

THÈSES

Avec le soutien de mécènes comme Eiffage, Innovation for Humanity peut engager des recherches scientifiques de fond par le financement de thèses qui permettent d'appréhender des sujets complexes. Grâce à ces travaux Innovation for Humanity se donne les moyens d'une véritable ambition scientifique permettant de faire la différence sur le long terme. 

2021-2024

 

L'utilisation des technologies de fabrication additives pour la réadaptation fonctionnelle


Valentine Delbruel, chercheuse-doctorante, aux laboratoires MATEIS (Matériaux : Ingénierie et Science), IMP (Ingénierie des Matériaux Polymères) et LAMCOS (Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures) - INSA Lyon

Contexte et réalisations :

Toujours dans l’optique d’améliorer l’accès à l’appareillage pour les personnes handicapées et de s’adapter aux contextes d’intervention de Handicap International, cette thèse a pour objectifs de :

  • Optimiser le processus de fabrication additive d’appareillages orthopédiques
  • Utiliser des matériaux locaux (plastiques recyclés, fibres végétales etc.)
  • Optimiser la forme de l’appareillage.
DANS LE DÉTAIL :

Il s’agit de trouver une solution locale avec un coût raisonnable, pouvant aller au plus proche des personnes dans le besoin et pouvant être appliquée par « tous » (et pas seulement par les orthoprothésistes). La recherche se concentrera plus particulièrement sur les orthèses des membres inférieurs (et si possible, sur les prothèses des membres inférieurs). En effet, davantage de personnes sont concernées par ce type d’appareillage. Le pays d’intervention retenu est l’Ouganda (le Togo est également envisagé). La solution devrait également être applicable lors des rassemblements d’urgence de populations.

PROJET SUSTAINABLE PROOF OF CONCEPT

Un projet Sustainable Proof Of Concept (SPOC) est un dispositif innovant, mis en place par le département Services, Télécommunication et Usages de l’INSA Lyon permettant d’engager un ou deux étudiants sur un sujet. Les étudiants ont une décharge horaire pour pouvoir se former à l’innovation, s’approprier la problématique formulée et envisager des solutions. Ils mettront en pratique ce projet dans le cadre d’un stage au sein de Handicap International. Ils présenteront, à la fin de leur cursus le projet final.

2021-2023

 

Feedback Box

Deux étudiantes du département Télécommunications, Services et Usages, INSA Lyon

Contexte et réalisations :

Capter la perception des bénéficiaires sur la qualité des services ou d’autres questions est une opération difficile à mettre en œuvre de manière régulière sur les projets de Handicap International. En général, des collectes d’informations via des questionnaires ou des focus groups sont réalisées, mais ces pratiques sont lourdes à mettre en place et généralement limitées dans le temps. Ce projet a pour ambition de pouvoir mieux apprécier l’expérience des bénéficiaires des projets Handicap International, grâce à des boîtiers paramétrables, peu couteux et indépendants des systèmes de communication des pays d’intervention.

DANS LE DÉTAIL :

L’objectif est de développer un système permettant de faire remonter en temps réel la perception des usagers sur une échelle de Likert à 4 choix : en leur demandant d'exprimer leur degré d'accord ou de désaccord relatif à une affirmation ou question – les questions et boutons pourront être adaptés aux conditions spécifiques du contexte d’intervention. Les contraintes identifiées sont les suivantes : l’absence de connexion internet, l’instabilité éventuelle du réseau électrique, la prévalence d'analphabétisme dans les pays d'intervention et le risque de mauvaise utilisation ou de dégradation. L’objectif de coût d’un réseau de boîtiers est de 300 euros pour 1 centrale et 5 boîtiers connectés. Les étudiantes testeront et ajusteront le premier prototype à Lyon avant de tester le prototype finalisé dans 2 pays d’intervention HI.

PROJET DE RECHERCHE TECHNOLOGIQUE

Intégré dans le cadre de leur cours, en 4ème année, le Projet de Recherche Technologique (PRT) de l’INSA Strasbourg, donne l’occasion à un groupe d’étudiants d’explorer un cas concret de problématique technique et d’apporter une méthode, un protocole ou un prototype permettant de répondre aux besoins identifiés.

2021-2022

 

Étude et développement d'un système de détection de mines par Intelligence Artificielle

Denis Kuy et Nicolas Besnard, étudiants en spécialité Génie Electrique (GE) à l’INSA Strasbourg

Contexte et réalisations :

Le déminage humanitaire est un programme phare de Handicap International. Contrairement au déminage militaire, qui consiste à déminer uniquement un chemin pour percer les défenses de l’ennemi, le déminage humanitaire vise à identifier et à retirer toutes les mines d'une zone afin que les gens puissent utiliser la terre en toute sécurité. Ce PRT a pour objectif de faire un état de l’art des technologies ou techniques qui pourraient être utilisées dans la détection de mines, de mettre au point une technique pour retrouver les mines par intelligence artificielle (IA) dans le cadre de l’imagerie thermique, et d’intégrer et automatiser sur drone ces techniques de reconnaissance.

DANS LE DÉTAIL :

Après avoir passé en revue les méthodes (Détection de métaux, GPR, détection accoustique, etc.) et examiné les avantages et inconvénients de chacune d'entre elles, la recommandation des élèves est celle de la détection infrarouge. En effet, compte-tenu des moyens techniques disponibles et de la facilité d'utilisation d'une caméra de ce type sur un drone, la détection infrarouge est la plus adaptée. A partir d’un jeu d’images infrarouges transmis par Handicap International, ils ont posé les bases d’une méthode de détection des mines principalement basée sur le traitement d'images et le machine learning.

Ils ont obtenu des résultats prometteurs avec une méthode incluant le filtre Canny Edge, un algorithme qui traite les images en réalisant différentes opérations sur celles-ci. Cette méthode, éloignée des méthodes traditionnelles de machine learning, s’est révélé adaptable et donne des résultats satisfaisants pour le traitement d’images infrarouges de zones minées.

MOBILISATIONS

Dans le cadre de l'Alliance Innovation for Humanity des opérations de mobilisations étudiantes sous la forme de challenges collectifs, de cours et d'autres évènements permettent de prolonger l'engagement de la communauté INSA au bénéfice du travail de terrain d'Handicap International et de découvrir ses activités.

2019-2021

 

La Nuit de l’Innovation Solidaire

Rendez-vous de l’innovation solidaire, ce challenge entre équipes d’étudiants réunit plusieurs centaines de participants pour faire émerger en équipes des solutions à des problématiques rencontrées par HI sur ses terrains d’intervention. La 3ème édition de cet événement – organisé par HI, la Fondation INSA et Dynergie – a eu lieu les 27 et 28 janvier 2022 en format digital, avec un prix décerné à un projet par chaque entité organisatrice.

2ème édition de la NIS


TÉMOIGNAGES

Mon rôle est d’apporter toute l’aide technique nécessaire pour le bon déroulement des projets, l’aide technique qui est propre au métier de la réadaptation physique en général, et particulièrement sur le traitement prothétique et orthétique dans un contexte humanitaire. Ce qui me motive le plus est le curieux de cette nouvelle génération et leur stimulus face aux challenges. Un autre point qui me fascine, c’est leur innocence ou plutôt leur ignorance du domaine de l’appareillage orthopédique, qui les amènent à poser des questions qui me forcent à expliquer des actes et des principes que nous utilisons de manière automatique sans aller nous-mêmes au fond de la chose. J’ai toujours dit que mon métier est l’intersection de la médecine et de la technologie, et cette alliance pousse encore plus loin mon regard. Pour moi c’est l’association de la philanthropie et de la recherche scientifique, tout en mettant l’humain au cœur de cette alliance.

Abder BANOUNE
Spécialiste réadaptation direction technique réadaptation
Handicap International

Ma plus grande source de motivation dans ce projet est de pouvoir venir en aide aux personnes dans le besoin. En effet, dans les pays à faibles revenus ou en contexte de guerre, 90 à 95% des personnes ayant besoin d’un appareillage orthopédique n’y ont pas accès. Dans ces pays, l’accès aux soins est souvent difficile et les coûts d’appareillage sont très élevés. Ainsi, avec la fabrication additive nous allons pouvoir aller au plus proche des patients et leur concevoir plus rapidement des appareillages orthopédiques. […] L’Alliance HI-INSA est très riche, sur le plan humain et technique. […] Il est donc très important pour moi d’associer l’INSA et Handicap International à chacune des étapes de mon projet, afin de développer les solutions techniques les plus adaptées aux nécessités et capacités dans les pays d’intervention. […] C’est un vrai honneur de pouvoir travailler pour Handicap International. Je peux ainsi utiliser les connaissances scientifiques que j’ai acquises durant mon parcours à l’INSA au service d’un projet humanitaire. Grâce à cette étude, la vie de nombreuses personnes va pouvoir être améliorée, le tout en respectant les problématiques environnementales. J’espère pouvoir aller prochainement sur le terrain pour rencontrer les patients et professionnels de santé, comprendre ce qu’ils vivent au quotidien et adapter la réponse technique au mieux à leurs besoins.

Valentine Delbruel
Chercheuse-doctorante aux laboratoires MATEIS (Matériaux : Ingénierie et Science), IMP (Ingénierie des Matériaux Polymères) et LAMCOS (Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures)
INSA Lyon

Le fait que notre école soit en lien avec l’organisation porteuse du projet permet d’instaurer un cadre de confiance et de dialogue très précieux. En cas de problème, nous avons des interlocuteurs privilégiés des deux côtés. […] Travailler avec de vrais interlocuteurs et sortir du cadre scolaire rendent plus concrète l’utilisation de nos compétences. Par exemple, les contacts avec le terrain sont très motivants et démontrent l’utilité de notre projet. […] Ce projet et cette collaboration avec HI nous apportent beaucoup. Autant au niveau relationnel avec les parties (INSA, siège de HI, terrain) qu’avec nous-mêmes : nous définissons peu à peu dans quelle direction nous voulons travailler.

Elisa VIGNOUD et Célia BLONDIN
Étudiantes en spécialité Télécommunications
INSA Lyon