Étude théorique pour la caractérisation des microparticules dans le dispositif microfluidique

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AUTRES PHENOMENES PREPONDERANTS OU NEGLIGEABLES

La stabilité de la chaleur s’établit particulièrement rapidement en microsystème du fait des faibles dimensions. Cela permet d’éviter plus facilement les problèmes d’échauffement dus à la dissipation visqueuse dans l’écoulement.
La force de gravité est négligeable devant les autres forces mises en jeu dans les microsystèmes. En effet, les faibles dimensions de ces systèmes réduisent l’influence de la force de gravité qui dépend de la masse sur laquelle le champ de pesanteur s’applique.
L’effet le plus marqué de la réduction d’échelle est le grand rapport surface sur volume qui joue un rôle important dans le développement de la chimie et de la physique de l’interface pour différentes applications.

AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE LA MINIATURISATION

Le grand avantage de miniaturiser les systèmes fluidiques réside principalement dans le fait d’utiliser de petits volumes de fluide et ainsi de réduire la consommation de réactifs lors des analyses. Cela diminue les coûts et les quantités de produits de déchets ainsi que les temps d’analyse. Le grand rapport surface sur volume facilite le transfert de chaleur, ce qui permet un changement rapide et un contrôle précis de la température dans ces systèmes. Ceci est intéressant dans le cas de réactions exothermiques car cette propriété aide à éliminer l’accumulation de chaleur « hot spots » qui conduit à des réactions secondaires indésirables ou même à des explosions [I-17]. De plus, les petites dimensions de ces dispositifs facilitent le phénomène de diffusion qui est plus rapide, ce qui permet d’accélérer certaines réactions.
Par opposition, le travail en microsystèmes présente quelques inconvénients. Par exemple, il est difficile de nettoyer des canaux de taille micrométrique, il est donc indispensable de fabriquer plusieurs microsystèmes au lieu d’un seul pour une application donnée, ce qui a évidemment un coût. Le mélange faible dans les microsystèmes est également un inconvénient dans certaines applications.
Parmi les nombreuses applications des systèmes microfluidiques en chimie, en biologie et en physique, beaucoup sont basées sur la dispersion d’une phase fluide dans une autre phase fluide immiscible, par exemple pour générer des bulles d’air ou des gouttelettes d’huile dans un liquide [I-18]. Ceci fait l’objet du paragraphe suivant.

ECOULEMENT DIPHASIQUE EN MICROFLUIDIQUE

Le nombre croissant de procédés industriels souligne l’importance des écoulements diphasiques, en particulier ceux impliquant deux phases où une phase liquide ou gazeuse est dispersée à diverses échelles dans une phase liquide continue. En microfluidique l’utilisation d’écoulements diphasiques permet de dépasser certaines limitations telles que le faible mélange ou la dispersion des composés tout en conservant ses atouts. Parmi les différentes applications de cet écoulement, la fabrication d’objets microscopiques (émulsions ou microparticules par exemple), la synthèse en chimie et l’analyse biologique ou chimique sont les axes principaux.
Lorsque deux fluides immiscibles sont introduits dans un microcanal, trois types d’écoulement stable peuvent être observés :
i) Un écoulement stratifié où les deux fluides s’écoulent parallèlement l’un à l’autre dans le canal [I-19], comme dans le cas de deux fluides miscibles (figure I.6).
ii) Un écoulement à gouttelettes ou à bulles où un fluide (phase dispersée) forme des gouttelettes ou des bulles à l’intérieur d’un deuxième fluide immiscible (phase continue). Les gouttelettes ou les bulles microfluidiques formées peuvent présenter deux formes, une forme sphérique si leur taille est inférieure à la dimension du microcanal ou une forme allongée (bouchon ou « plug » en anglais), si leur longueur est supérieure à la dimension du microcanal [I-19].
iii) Un écoulement annulaire où un des deux fluides s’écoule à proximité des parois et un filet continu du deuxième fluide se crée au milieu du canal. C’est une forme dérivée de l’écoulement stratifié lorsque la vitesse superficielle totale est augmentée [I-20].
Zhao et al. [I-21] ont montré ces formes pour un écoulement diphasique kérosène/eau (figure I.10). Lorsque ces deux fluides se croisent, des gouttelettes de kérosène dans l’eau sont formées. Ils ont également montré que la taille des gouttelettes diminue lorsque le débit d’eau augmente. D’autre part, un écoulement stratifié s’établit (figure I.10.d) quand le débit de kérosène augmente. Par contre, quand le débit total (débit eau et débit kérosène) est élevé, on observe un écoulement annulaire.

GENERATION DE GOUTTELETTES ET DE BULLES DANS UN SYSTEME MICROFLUIDIQUE

L’écoulement à gouttelettes (ou à bulles lorsque la phase dispersée est gazeuse) peut s’expliquer par la domination des forces de cisaillement que la phase continue exerce sur la phase dispersée en déformant l’interface entre ces deux fluides immiscibles. Le nombre capillaire (Ca) caractérise ce phénomène en comparant ces forces avec les forces interfaciales qui réagissent contre le cisaillement. Ce nombre adimensionnel est défini par la relation : Ca =.v/γ (I.11) où v est la vitesse du fluide (m.s-1), sa viscosité (Pa.s) et γ la tension interfaciale entre les deux fluides (N.m-1). On peut ainsi définir un nombre Ca pour chaque phase : Cad pour la phase dispersée et Cac pour la phase continue. Le nombre capillaire a des valeurs inférieures à 1 à l’échelle micrométrique. Un autre nombre adimensionnel comparant les forces d’inertie aux forces interfaciales est parfois utilisé pour décrire le phénomène de formation de goutte. Ce nombre, appelé le nombre de Weber (We), est aussi le résultat de la multiplication du nombre capillaire (I.11) par le nombre de Reynolds (I.2) : We = Re.Ca = ρ v² l / γ (I.12).
De la même manière, on peut définir un nombre de Weber pour la phase continue Wec et un autre pour la phase dispersée Wed. Ce nombre prend aussi des valeurs inférieures à 1 dans les systèmes microfluidiques. Il faut noter que la géométrie dans laquelle ces fluides se croisent ainsi que les propriétés physico-chimiques de ces derniers jouent un rôle important dans la génération de gouttelettes. Les 4 techniques les plus courantes pour générer des gouttelettes, qui sont basées sur la géométrie de l’intersection entre les deux phases, sont décrites dans les paragraphes ci-dessous.

ÉCOULEMENT FOCALISE (« FOCUSING FLOW »)

Cette technique améliore la géométrie d’une jonction en croix en focalisant l’écoulement comme le montre la figure I.16. La phase dispersée est injectée à l’intersection de deux entrées de la phase continue et l’ensemble de ces trois flux est dirigé vers une constriction du canal, ce qui provoque la rupture du jet en gouttelettes. La focalisation hydrodynamique a été suggérée par Gañán-Calvo en 1998 [I-31] dans des capillaires pour former des bulles d’air dans un liquide et puis par Anna et al. en 2003 [I-32] dans des microcanaux pour former des gouttelettes d’eau dans l’huile.
L’intérêt de cette méthode réside tout d’abord dans la large gamme de tailles des gouttelettes formées. Elles peuvent être plus petites ou plus grandes que la taille de la constriction induisant la rupture du jet. De plus, la taille des gouttelettes générées est très reproductible si l’on contrôle bien les paramètres d’écoulement tels que les débits du flux ou la pression. La fréquence de génération peut être rapide, ce qui est intéressant dans de nombreuses applications, en particulier pour la formation d’émulsions ou de microparticules à haut débit. En revanche, cette technique présente un inconvénient lié à la formation de gouttelettes secondaires de taille beaucoup plus faible que les gouttelettes principales. La présence de ces gouttelettes secondaires peut s’avérer gênante dans certaines applications.
Plusieurs variantes de cette technique ont été rapportées dans la littérature du fait que certains auteurs développent leur propre méthode de focalisation, notamment par l’utilisation de systèmes en 3D permettant de s’affranchir totalement de l’interaction entre la phase dispersée et la surface et donc d’utiliser indifféremment le système avec des phases dispersées aqueuses ou organiques. [I-34,I-35]

CO-ECOULEMENTS (« CO-FLOWING »)

Cette méthode de génération de gouttelettes a été mise en œuvre par Umbanhowar et al. [I-36] afin de former des émulsions d’huile dans l’eau. Elle consiste à injecter la phase dispersée dans un microcanal placé au milieu d’un autre plus grand dans lequel s’écoule la phase continue. Cette dernière cisaille le pourtour de la phase dispersée (figure I.17), la formation de la gouttelette dépend donc de la taille du canal du milieu [I-37].

INFLUENCE DE LA VISCOSITE DES DEUX FLUIDES

Les forces visqueuses interviennent dans le phénomène de génération de gouttelettes, comme indiqué précédemment. En effet, la valeur de la viscosité du fluide est un paramètre jouant un rôle primordial. D’une manière générale, plus le fluide est visqueux, plus il est difficile de créer une émulsion. Nie et al. [I-47] ont montré que la taille des gouttelettes générées dans les microcanaux est inversement proportionnelle à la viscosité de la phase dispersée, en utilisant des fluides de viscosité allant de 1 à 500 cP pour la phase dispersée et en fixant celle de la phase continue. Köhler et Kirner [I-48] ont observé une grande dépendance de la taille des gouttelettes obtenues avec la viscosité de la phase continue. Husny et Cooper-White [I-49] ont noté que plus le rapport de la viscosité de la phase dispersée sur celle de la phase continue,d/c, est faible, plus la taille des gouttelettes est petite. Ils ont aussi indiqué que ce rapport influence aussi le mécanisme de détachement des gouttelettes.
Il est important d’ajouter que l’influence des viscosités des phases continue et dispersée sur la taille des gouttelettes dépend aussi des conditions expérimentales à savoir la géométrie et les propriétés des surfaces des microcanaux [I-50]. Etant donné que la température a un effet important sur la viscosité, elle doit être maintenue constante pour obtenir une bonne reproductibilité de la taille des gouttelettes générées.

INFLUENCE DE LA TENSION INTERFACIALE

La formation de gouttelettes est généralement due à la compétition entre les forces de cisaillement et les forces capillaires. Ces dernières étant proportionnelles à la tension interfaciale entre les deux fluides immiscibles, cette tension a un effet sur la formation des gouttelettes. Plus la tension interfaciale est élevée, plus les forces de cisaillement doivent être élevées pour vaincre les forces capillaires, d’où une plus grande difficulté à générer une gouttelette.
Cramer et al. [I-51] ont montré que pour une même phase continue et pour deux phases dispersées ayant des propriétés physico-chimiques proches, les gouttelettes les plus petites sont générées avec la phase dispersée ayant la tension interfaciale la plus faible.
Pour faciliter la formation des gouttelettes, il est possible d’ajouter des agents tensioactifs qui diminuent la tension interfaciale entre deux liquides, une solution aqueuse et une solution huileuse par exemple. Un tensioactif est une molécule se composant d’une partie hydrophobe et d’une partie hydrophile ; elle se positionne donc à l’interface entre la solution aqueuse et la solution huileuse et réduit la tension interfaciale. Kawakatsu et al. [I-52] ont étudié l’influence de différents types de tensioactifs sur la taille des gouttelettes générées dans les microcanaux. Ils ont montré que la taille des gouttelettes diminue lorsqu’on augmente la taille du groupe hydrophobe du tensioactif présent dans la phase continue.

INFLUENCE DE LA MOUILLABILITE

Le mouillage d’un liquide sur un solide désigne, d’un point de vue dynamique, la façon dont il se comporte lorsqu’on essaie de le faire couler. La mouillabilité traduit donc l’interaction entre un fluide et les parois environnantes. Comme le rapport surface / volume est important en microfluidique, les points de contact entre les fluides et les parois sont nombreux. Le groupe de Tabeling [I-53] a noté que lorsque deux fluides immiscibles se croisent dans un canal microfluidique, le fluide mouillant le moins la paroi du canal se disperse souvent dans le second fluide. Pour que le fluide de la phase dispersée se disperse plus facilement, il faut donc que sa mouillabilité soit faible par rapport à celle de la paroi. A contrario, la phase continue nécessite une très bonne mouillabilité avec la paroi. Ainsi, les parois des microcanaux doivent être hydrophiles si on veut générer des gouttelettes d’huile dans l’eau, et hydrophobes pour obtenir des gouttelettes d’eau dans l’huile. L’ajout d’un tensioactif permet de modifier la mouillabilité d’un fluide sur les parois des microcanaux et donc de favoriser la dispersion d’un fluide par rapport à l’autre.
En conclusion, la génération de gouttelettes dans les microcanaux a été largement étudiée dans la littérature. Les différents systèmes de génération offrent une large gamme de taille de gouttelettes avec une très bonne monodispersité. Ce phénomène de génération est complexe et il n’existe pas à ce jour de modèle de taille et/ou de forme de gouttelettes permettant de rassembler tous les modes de génération. Cependant, on utilise souvent dans la littérature le nombre capillaire de la phase continue et le rapport du débit entre les deux phases pour expliquer la taille des gouttelettes.
Dans ce travail de thèse, nous avons choisi la jonction en T et parfois aussi la jonction en Y qui sont les techniques les plus simples pour la génération de gouttelettes d’huile et de bulles d’air dans une solution aqueuse. Par ailleurs, dans les études avec les microsystèmes en PDMS (polymère hydrophobe), nous avons ajouté un tensioactif dans la phase continue aqueuse afin de faciliter la mouillabilité des parois et la génération des gouttelettes d’huile.

TECHNIQUES DE DETECTION ET CARACTERISATION DE MICROPARTICULES : ETAT DE L’ART

De nombreux processus physico-chimiques mettent en évidence l’importance des écoulements diphasiques où une phase gazeuse, liquide ou solide est dispersée à des échelles variables dans une phase liquide continue. Parmi les systèmes diphasiques, ceux impliquant des particules discrètes jouent un rôle important, par exemple dans les domaines pharmaceutique et cosmétique. Il est primordial de disposer de techniques fiables capables de caractériser ces particules discrètes car elles ont un impact direct sur la qualité des produits [I-54].
Plusieurs techniques ont été développées [I-55,I-56,I-57] que l’on peut les classer en deux catégories. La première catégorie concerne les techniques basées sur les méthodes optiques, qui sont largement utilisées dans de nombreux domaines. La deuxième catégorie regroupe les méthodes non optiques qui sont moins utilisées que les premières mais qui présentent un intérêt dans certains cas.
Dans ce paragraphe, nous présenterons un aperçu des méthodes utilisées pour caractériser des particules discrètes dans un système diphasique tout en se focalisant sur celles utilisées dans les microsystèmes.

METHODE BASEE SUR LA SPECTROSCOPIE DE MASSE

La spectroscopie de masse (ou MS pour « mass spectroscopy » en anglais) a été utilisée pour la détection de microparticules [I-79,I-80]. Le spectromètre de masse ionise l’échantillon et un ou plusieurs analyseurs séparent les ions produits en fonction du rapport masse/charge. Cette technique est utilisée pour détecter et quantifier des particules mais comme le processus d’ionisation est invasif, elle ne convient pas à tous les systèmes, comme par exemple la détection de particules vivantes comme les cellules biologiques.

METHODES ELECTRIQUE ET ELECTROCHIMIQUE

La méthode électrique la plus connue pour caractériser les particules en solution est la méthode de Coulter. Cette technique est utilisée par exemple pour compter les cellules sanguines ou pour analyser la distribution de la taille des particules dans la mesure de la qualité de l’air. Le principe de cette méthode est présenté dans la figure I.24 issue du brevet d’origine de l’inventeur [I-81]. Un électrolyte (20) contenant des particules à analyser passe d’un récipient (21) à un autre (22) par une différence de niveau de liquide (30, 31) à travers une ouverture (23) de diamètre défini. L’impédance entre deux électrodes (24, 25) placées de part et d’autre de l’ouverture est mesurée par un appareil constitué d’une batterie (26), d’un ampèremètre (27) et d’une résistance variable (28). Les particules restent en suspension dans le récipient grâce à un agitateur (33) et un mètre gradué mesure les changements du volume. Le passage de chaque particule à travers l’ouverture provoque un transitoire dans la mesure de l’impédance et la surface constituée par le transitoire est proportionnelle au volume de la particule. Cette technique peut être utilisée pour une large gamme de tailles des particules, allant à peu près de 1m jusqu’à 300m en adaptant le diamètre de l’ouverture. Elle présente des avantages comme sa simplicité, une calibration facile avec les particules connues, un temps d’analyse rapide mais elle présente un risque non négligeable de bouchage de l’ouverture et les particules doivent être en théorie isolantes.

NETTOYAGE DES SUBSTRATS

Les contraintes de propreté exigées pour la microfabrication nous obligent à nettoyer les substrats avec précaution. Un bon nettoyage de surface aide à éliminer des particules et contaminants pouvant s’y trouver et augmente l’homogénéité de la résine à étaler ainsi que son adhésion sur la surface du substrat. En général, le processus de nettoyage dépend de la nature du substrat ainsi que du degré de sensibilité de la technique de fabrication à utiliser.
Pour les substrats en silicium, nous avons utilisé une procédure spécifique suivie dans la salle blanche de l’IEF. Cette procédure comporte deux parties, un nettoyage par solvants et un nettoyage par acides. Les étapes correspondantes sont décrites respectivement dans les figures II.9 et II.10. Le nettoyage par solvants (acétone puis éthanol) permet d’éliminer une grande partie des impuretés et particules à la surface du substrat. En ce qui concerne le nettoyage par acides, on utilise d’abord l’acide hydrofluorique (HF) pour enlever la couche d’oxyde natif, puis la solution piranha (H2SO4 + H2O2) pour former une nouvelle couche d’oxyde dont l’interface avec le silicium est plus propre, et enfin l’acide HF à nouveau pour retirer la couche d’oxyde et tous les contaminants attachés à celle-ci.
Concernant les substrats en verre, le nettoyage par solvants est principalement utilisé alors que le nettoyage par acides n’est utilisé que partiellement car l’acide hydrofluorique attaque le verre. Par ailleurs, il a été remarqué qu’une durée d’immersion de 3 min dans la solution piranha n’était pas suffisante et aboutissait à une mauvaise adhésion de la résine sur les substrats. Il s’est avéré qu’un temps d’immersion de 30 min était nécessaire pour obtenir une bonne adhésion. Notons qu’une étape de déshydratation a été faite systématiquement avant l’enrésinement sur les substrats en verre en les chauffant à 200°C sur une plaque chauffante pendant 20 min.

FABRICATION DES MICROELECTRODES

Les microélectrodes dans ce dispositif ont été réalisées par le procédé de « lift-off » constitué de trois étapes principales : i) transfert d’un dessin sur une résine déposée sur l’échantillon par photolithographie ; ii) dépôt de métaux (chrome, or) à la surface enrésinée .
iii) retrait de la résine. Les métaux déposés restent alors sur les zones de l’échantillon correspondant aux motifs définis par la résine développée.
Un substrat en verre borosilicate de 3 pouces de diamètre et de 700m d’épaisseur (Neyco) a été nettoyé selon la procédure décrite précédemment et chauffé à 200°C pendant 20 min afin de le déshydrater. La résine photosensible positive AZ-1518 (Electronic Materials) a été étalée après une étape d’enduction d’un promoteur d’adhésion. Ces deux étalements ont été faits avec une tournette (Delta 80 Süss Microtec) à 4 000 tours par min (tpm) pendant 1 min. Une étape de « soft bake » à 100°C pendant 1 min a été réalisée avant l’insolation. Cette dernière a été faite par DWL à 40 mW et avec une tête d’écriture de 20 mm qui donne une résolution de 5m. Cette résine étant positive, les zones insolées sont les zones qui seront dissoutes lors du développement. Nous insolons donc le motif des électrodes présenté sur la figure II.12.
Dans ce travail, l’insolation par DWL a été utilisée en lieu et place de la photolithographie classique (lampe UV + masque) pour plusieurs raisons : i) la salle blanche de l’INSP ne dispose pas d’un aligneur de masque permettant la réalisation de la photolithographie classique, ii) l’insolation de la résine utilisée a pu être réalisée par DWL car elle ne nécessite pas une énergie très élevée, iii) les dimensions des électrodes (100m) ne nécessitent pas une résolution très élevée. Cela permet d’utiliser la grande tête d’écriture qui est plus rapide que les plus petites. De plus, la surface à insoler n’étant pas très grande, le temps d’insolation est relativement court.

Table des matières

CHAPITRE I : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE 
I.1. Microfluidique et miniaturisation
I.1.1. Physique des écoulements microfluidiques
I.1.2. Résistance hydraulique dans les microcanaux fluidiques et perte de charge
I.1.3. Mélange et diffusion en microfluidique
I.1.4. Autres phénomènes prépondérants ou négligeables
I.1.5. Avantages et inconvénients de la miniaturisation
I.2. Ecoulement diphasique en microfluidique
I.2.1. Génération et générateurs de gouttelettes et de bulles dans des microsystèmes fluidiques
I.2.1.1. La jonction en T et la jonction en Y
I.2.1.2. La jonction en croix (« cross-jonction »)
I.2.1.3. Écoulement focalisé (« focusing flow »)
I.2.1.4. Co-écoulements (« Co-flowing »)
I.2.1.5. Modes de génération
I.2.2. Paramètres influençant la génération et la taille de gouttelettes
I.2.2.1. Dimensions des canaux
I.2.2.2. Influence du débit des phases
I.2.2.3. Influence de la viscosité des deux fluides
I.2.2.4. Influence de la tension interfaciale
I.2.2.5. Influence de la mouillabilité
I.3. Techniques de détection et caractérisation de microparticules : état de l’art
I.3.1. Méthodes optiques
I.3.1.1. La microscopie optique
I.3.1.2. La diffraction laser
I.3.1.3. La spectroscopie Raman
I.3.1.4. Le comptage optique
I.3.2. Méthodes non optiques
I.3.2.1. Méthodes physiques
I.3.2.2. Méthode électrostatique
I.3.2.3. Méthode acoustique
I.3.2.4. Méthode basée sur la spectroscopie de masse
I.3.2.5. Méthodes électrique et électrochimique
Conclusion
CHAPITRE II : FABRICATION DES PUCES MICROFLUIDIQUES 
II.1. Salle blanche
II.2. La lithographie molle (soft)
II.2.1. Le PDMS
II.2.2. Silanisation de substrats en silicium
II.3. La photolithographie
II.3.1. Principe de la technique
II.3.2. Génération de masques
II.4. Dépôt physique par évaporation
II.5. Nettoyage des substrats
II.6. Réalisation des microsystèmes en PDMS contenant des microélectrodes côte à côte
II.6.1. Fabrication des microélectrodes
II.6.2. Fabrication de moule pour la lithographie molle
II.6.3. Réalisation des canaux microfluidiques et assemblage du microsystème
II.7. Fabrication des dispositifs microfluidiques contenant des électrodes en visà- vis
II.7.1. Réalisation des microélectrodes
II.7.2. Réalisation de la structure microfluidique et l’assemblage du microsystème
II.7.2.1. Utilisation de la résine SU-8
i) Développement de la résine SU-8 dans la microstructure
ii) Transfert d’une couche d’adhésion en SU-8 par estampillonnage, roulette en Téflon ou tampon en PDMS
iii) Collage par coton-tige
iv) Collage par un film sec
II.7.2.2. Utilisation du film sec « PerMX 3050»84
i) Structuration des films secs
ii) Assemblage du dispositif en PerMX 3050
Conclusion
Références
CHAPITRE III : TECHNIQUES DE MESURE 95
III.1. La spectroscopie d’impédance électrochimique
III.2. Le bruit électrochimique
III.2.1. Généralités
III.2.2. Principe de la mesure des fluctuations de la résistance d’électrolyte
III.3. Problématiques liées à la mesure des fluctuations de la résistance d’électrolyte à l’échelle micrométrique
III.3.1. Fréquence du signal d’excitation
III.3.2. Influence de la vitesse d’écoulement de l’électrolyte
III.3.3. Bruit de fond
III.3.4. Capacité parasite des câbles
Références
Annexe III.1 : Acquisition et traitement du signal
CHAPITRE IV : SIMULATION NUMÉRIQUE 
IV.1. Présentation du modèle utilisé
IV.1.1. Equations de Maxwell
IV1.2. Conditions initiales et conditions aux limites
IV.1.3. Maillage
IV.1.4. Choix du solveur
IV.2. Tests préliminaires pour valider le modèle développé
IV.2.1. Modélisation d’une équation théorique
IV.2.2. Simulation de l’impédance d’un circuit Re + (Rt // Cdl)
IV.2.3. Modélisation des fluctuations de la résistance d’électrolyte induites par la présence d’une sphère isolante à la surface d’une électrode à disque
IV.3. Simulation du dispositif utilisé pour la caractérisation des billes à l’échelle millimétrique
IV.3.1. Géométrie et modèle
IV.3.2. Influence de la position de la bille
IV.3.3. Influence de la taille de la bille
IV.3.4. Influence de la distance entre les électrodes
IV.3.5. Influence du diamètre des électrodes
IV.3.6. Méthode pour caractériser la taille de billes
IV.3.7. Cas des billes très conductrices
IV.4. Simulation du dispositif microfluidique contenant des électrodes côte à côte
IV.4.1. Géométrie et modèle
IV.4.2. Étude théorique pour la caractérisation des microparticules dans le dispositif microfluidique
IV.4.2.1. Influence de la position de la microparticule
IV.4.2.2. Influence de la taille de la microparticule
IV.4.2.3. Élaboration d’une méthode pour caractériser les microparticules
IV.4.3. Optimisation de la géométrie pour la détection de particules de taille donnée
IV.5. Simulation du dispositif microfluidique contenant des électrodes en vis-àvis
CHAPITRE V : ETUDE EXPERIMENTALE SUR LA DETECTION ET CARACTERISATION DE BILLES OU PARTICULES
V.1. Détection et caractérisation de billes de taille millimétrique
V.1.1. Cas des billes isolantes passant au milieu des électrodes
V.1.1.1. Détection par la technique du bruit électrochimique
V.1.1.2. Comparaison des résultats expérimentaux et théoriques
V.1.1.3. Étude théorique de la vitesse des billes
V.1.2. Cas des billes isolantes passant près d’une électrode
V.1.3. Cas des billes métalliques
V.2. Détection et caractérisation de particules de taille micrométrique
V.2.1. Mesure de l’impédance du dispositif microfluidique
V.2.2. Caractérisation des gouttelettes d’huile
V.2.3. Utilisation de deux voies de mesure dans le canal de détection
Conclusion
Références
Annexe V.1 : Précision sur le débit des pousse-seringues
CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES

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