Contribution au développement de microcomposants pour la caractérisation ultrasonore en canal microfluidique sur silicium : modélisation de la propagation

par Assane Ndieguene

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Bertrand Nongaillard.

Soutenue en 2011

à Valenciennes .


  • Résumé

    Les recherches menées pour le développement des microsystèmes ont permis d’améliorer considérablement la miniaturisation de certaines fonctions. Ces travaux, très multidisciplinaires, ont conduit à de nombreuses applications dans les domaines des télécommunications, de la chimie et de la biologie. Dans ce contexte, notre travail a consisté à concevoir et à étudier des microsystèmes acoustiques ayant pour objectif de caractériser les propriétés élastiques d’éléments biologiques circulant dans un canal microfluidique. Nos choix se sont portés vers l��utilisation d’un substrat de silicium permettant d’envisager une intégration hétérogène grâce aux microtechnologies. Afin d’obtenir une résolution de l’ordre du micromètre dans l’eau, la fréquence des ondes acoustiques de volumes se situe autour du GHz. Compte tenu des pertes de propagation importantes dans ce domaine de fréquence, une part importante du travail a consisté à modéliser la propagation en transmission au travers d’un microsystème original. Différentes briques technologiques, réalisables grâces aux microtechnologies, ont été modélisées par éléments finis. La modélisation a permis d’optimiser la géométrie d’un microsystème comprenant un canal microfluidique et permettant la caractérisation en transmission.

  • Titre traduit

    Development of microcomponents for ultrasonic characterization in silicon based microchannel : propagation modeling


  • Résumé

    The research activities for the development of microsystems enabled the downsizing of many functions. These multidisciplinary works concerns many applications in the fields of telecommunications, chemistry, and biology. In that context, our work concerned the conception and analyses of acoustical microsystems dedicated to the characterization of the elastic properties of biological samples in a microfluidic channel. We have chosen the use of silicon substrate compatible with heterogeneous integration thanks to microtechnologies. To get a resolution at the scale of the micrometer in water, the frequency of the bulk acoustic waves was chosen around 1 GHz. As the propagation losses are important in that frequency range, a large part of this work was the modeling of the propagation in transmission through the original microsystem developed. Different technological parts that can be fabricated thanks to microtechnologies have been modeled thanks to Finite Element Methods. Modeling made it possible to optimize the geometry of the microsystem including a microfluidic channel for transmission through characterization.

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  • Détails : 1 vol. (168 p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 161-168

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