Etude et conception de microbalances MEMS pour la détection des bioaérosol dans les environnements intérieurs

par Ugur Soysal

Projet de thèse en Sciences et Techniques de l'Environnement

Sous la direction de Evelyne Gehin.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec CERTES - Centre d'Etude et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes (laboratoire) depuis le 08-02-2016 .


  • Résumé

    Dans le cadre de la surveillance de la qualité de l'air intérieur, la mesure et le contrôle des concentrations en aérosols sont actuellement réalisés avec différents dispositifs dont les dimensions et le mode de fonctionnement sont incompatibles avec un déploiement multiple en continu dans des environnements intérieurs. La mise au point de microcapteurs dans ce contexte permettrait une utilisation des informations collectées en réseau et une surveillance en temps réel dans des environnements variés. Depuis, plusieurs années le CERTES/UPEC et le CSTB développent, en collaboration, des recherches en physique et métrologie des aérosols et plus particulièrement dans le domaine de la détection des bioaérosols (bactéries, virus, moisissures). Ainsi, dans le cadre de la thèse de Brice Berthelot (collaboration CSTB, CERTES et ESIEE) les premières bases de conception d'un microcapteur de bioaérosols ont été posées. L'accent a été mis dans cette première thèse sur la mise au point et la conception d'une microbalance MEMS permettant de mesurer la masse de particules déposées sur sa surface en temps réel et sur une méthode permettant de différentier les bioaérosols en présence. En continuité avec ces premiers travaux le CERTES propose une thèse en collaboration avec le CSTB et l'ESIEE. Les principaux objectifs de la thèse seront : • D'une part de proposer et d'étudier la faisabilité d'un dispositif d'échantillonnage miniature permettant de transporter un échantillon représentatif des bioaérosols présents dans une pièce ou dans un environnement jusqu'au microcapteur. Les mécanismes de transport et de dépôt des bioaérosols dans des micro-canaux jusqu'au microsystème seront analysés théoriquement et expérimentalement. • D'autre part, de poursuivre la mise au point, la réalisation et les tests sur les microbalances. Le prototype réalisé dans la cadre de la thèse de Brice Berthelot devra être testé et des améliorations proposées. Démarche : • Etat de l'art en métrologie des aérosols en temps réel et sur les microbalances MEMS. • Dimensionnement et mise au point d'un dispositif miniature de prélèvement des aérosols. • Optimisation du dispositif de microbalance existant et couplage au système de prélèvement. • Tests en laboratoire sur des aérosols étalons. • Rédaction de la thèse.

  • Titre traduit

    Study and design of MEMS micro balances for bioaerosol detection in indoor environments


  • Résumé

    In the context of monitoring the quality of indoor air, the measurement and control aerosol concentrations are currently carried out with different devices whose dimensions and mode of operation are incompatible with a multiple roll continuously in indoor environments . The development of microsensors in this context would use the information collected in the network and real-time monitoring in different environments. Since several years the TRUE / UPEC and CSTB developed in collaboration, research in physics and metrology of aerosols and particularly in the field of detection of bioaerosols (bacteria, viruses, mold). Thus, as part of the thesis of Brice Berthelot (co CSTB CERTES and ESIEE) the first design bases of a bioaerosol microsensor were asked. Emphasis was put in this first thesis on the development and design of a MEMS microbalance for measuring the mass of particles deposited on its surface and in real time on a method to differentiate bioaerosols present. In continuity with this early work the CERTES offers a thesis in collaboration with the CSTB and the ESIEE. The main objectives of the thesis are: • First to propose and study the feasibility of a miniature sampling device for transporting a representative sample of bioaerosols present in a room or in an environment to microsensor. Transport mechanisms and deposit bioaerosols in microchannels microsystem to be analyzed theoretically and experimentally. • Secondly, to continue the development, implementation and testing of micro balances. The prototype developed in the framework of the thesis Brice Berthelot should be tested and proposed improvements. approach: • State of the art metrology in real time and aerosols on MEMS micro balances. • Sizing and developed a miniature device aerosol sampling. • Optimization of existing microbalance device and coupling the sampling system. • Laboratory tests on standard aerosols. • Writing the thesis.