Développement des micro-capteurs chimiques CHEMFETs pour des applications à l'hémodialyse - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Développement des micro-capteurs chimiques CHEMFETs pour des applications à l'hémodialyse

William Sant
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Résumé

This work lies within the scope of the microtechnological development for the medical analysis improvement. It proposes to improve the comfort of the haemodialysed patient by monitoring the dialysis effectiveness. It aims at the development of disposable ChemFETs chemical microsensors for the detection of the H+ ions, urea and creatinin. The principle of detection is based on the realisation of an enzymatic layer on top of the ChemFET pH-sensitive gate. Thus, The enzymatic reaction is responsible for a pH variation that is detected by the ChemFET. The first part of the research tasks consisted in developing a standard, simple and reliable technological process for the fabrication of SiO2/Si3N4 pH-sensitive ChemFETs microsensors. These R&D works were validated using the technological simulation software ATHENA" and the electric simulation software ATLAS". The components were then fabricated using the LAAS-CNRS cleanroom facilities, were then reported and connected on a printed circuit, and encapsulated by a biocompatible silicone ensuring the sealing of the system. These microsensors were characterised electrically for the pH detection. Good measurement reproducibility and quasi-nernstian responses (55 mV/pH) were evidenced, validating the technological process. Thus, they were adapted to enzymatic detection and more precisely for urea and creatinine detection. The enzymatic membranes were deposited, first, by dip coating, second, in order to take into account the microsensors industrial development, by spin coating and photolithography techniques. The feasibility of the urea and creatinine detection has finally been demonstrated thanks to pH-ChemFETs, and their detection properties have been optimised in dialysate solutions.
Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement des microtechnologies pour l'amélioration des techniques d'analyse médicale et propose d'améliorer le confort du patient hémodialysé par un suivi en continu de l'efficacité de l'épuration. Il vise la mise au point de microcapteurs chimiques jetables de type ChemFETs pour la détection des ions H+, de l'urée et de la créatinine. Le principe de détection est basé sur la réalisation d'une couche enzymatique générant une catalyse au niveau de grille du ChemFET. Cette réaction chimique induit une variation de pH que le microcapteur mesure. La première partie des travaux de recherche a consisté à élaborer un procédé de fabrication technologique, fiable, peu complexe et utilisant une technologie standard pour la réalisation des microcapteurs chimiques SiO2/Si3N4 pH-ChemFETs. Le procédé de fabrication a été validé à l'aide du logiciel de simulation technologique ATHENA" et du logiciel de simulation électrique ATLAS". Les composants ont ensuite été réalisés dans la centrale technologique du LAAS-CNRS, puis assemblés sur un circuit imprimé; un silicone biocompatible assurant l'étanchéité du système. Les microcapteurs ont ensuite été caractérisés électriquement pour la mesure du pH. L'obtention d'une bonne reproductibilité de mesure et de sensibilités quasi-nernstiennes (55 mV/pH) a validé le procédé technologique de fabrication. Ils ont donc été adaptés à la détection biochimique, et plus précisément de l'urée et de la créatinine. Les membranes enzymatiques ont tout d'abord été déposées manuellement à la microgoutte, puis, afin de considérer le développement industriel des microcapteurs enzymatiques, fabriquées collectivement en utilisant les techniques de photolithographie. La faisabilité de la détection de l'urée et de la créatinine a finalement été démontrée et les propriétés de détection enzymatiques ont été optimisées dans des solutions de dialysat.
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Dates et versions

tel-00584297 , version 1 (08-04-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00584297 , version 1

Citer

William Sant. Développement des micro-capteurs chimiques CHEMFETs pour des applications à l'hémodialyse. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00584297⟩
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