Towards universal flow sensors for microfluidics - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Towards universal flow sensors for microfluidics

Vers des capteurs d’écoulements universels pour la microfluidique

Résumé

With the development of microfluidics and its applications in life sciences, the need for disposable sensors capable of measuring flow rates over wide ranges and without prior calibration steps has increased. However, commercially available flowmeters or those reported in the literature only partially meet these specifications. The aim of this work has been to address these needs thanks to an innovative measuring principle: a microscopic wheel driven by the liquid motion. We will first present the manufacturing processes implemented, based on the photopolymerization of a photosensitive liquid. As we predicted a linear response of the sensor, independent of the liquid viscosity, and varying according to the wheel radius, we will compare the results obtained experimentally to the theoretical model. Then, we will discuss the measured wheel movement fluctuations, phenomena that were not initially predicted. Finally, based on a new model that describes the deformation of a microfluidic channel, we will discuss the influence of flow asymmetries and the wheel confinement on its rotation.
Le développement de la microfluidique et de ses applications en sciences de la vie s’est accompagné d’un besoin croissant de capteurs à usage unique capables de mesurer des débits sur de larges gammes et sans étapes d'étalonnage préalables. Cependant, les débitmètres actuellement disponibles sur le marché ou ceux décrits dans la littérature ne répondent que partiellement à ce cahier des charges. Ces travaux de thèse ont eu pour objectif de pallier ce manque de dispositifs et ce grâce à un principe de mesure innovant : une roue microscopique entrainée par le mouvement du liquide. Nous présenterons tout d’abord les procédés de fabrication mis en place, reposant sur la photopolymérisation d’un liquide photosensible. Ayant prédit une réponse linéaire du capteur, indépendante de la viscosité du liquide et variant selon le rayon de la roue, nous comparerons les résultats obtenus expérimentalement au modèle théorique. Puis nous discuterons des fluctuations du mouvement de la roue mesurées, phénomènes non prédits initialement. Enfin, à partir d’un nouveau modèle décrivant la déformation d’un canal microfluidique, nous discuterons de l’influence de l’asymétrisation des écoulements et du confinement de la roue sur sa rotation.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-04052890 , version 1 (30-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04052890 , version 1

Citer

Charles Cavaniol. Towards universal flow sensors for microfluidics. Biological Physics [physics.bio-ph]. Sorbonne Universite, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04052890⟩
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