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Université Paul Sabatier - Toulouse III (17/11/2009), T. CAMPS (Dir.)
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Conception, réalisation et mise en oeuvre d'une plateforme d'instrumentation thermique pour des applications microfluidiques
Bertrand Marty1

Conception, réalisation et mise en Suvre d'une plateforme d'instrumentation thermique pour des applications microfluidiques. Le concept de laboratoire sur puce ou lab-on-chip est basé sur le fait que l'on peut remplacer plusieurs appareils d'analyse nécessitant de l'entretien et des opérateurs par un système portable et autonome qui contient toutes les fonctions nécessaires afin de réaliser les opérations de laboratoire. Ce concept peut aussi bien s'appliquer à des taches pour l'industrie chimique, biologique ou encore médicale. Dans notre cas il s'agit de contrôler la température dans une canalisation microfluidique, et s'il y a besoin, de pouvoir influer sur cette température grâce à des actionneurs thermiques. La thèse a donc consisté à réaliser une plateforme d'instrumentation thermique pour ces applications. Nous avons développé un procédé de fabrication de capteurs thermiques simple et robuste : l'élément sensible de base est une diode PN de type zener, réalisée dans un film de polysilicium, qui présente la particularité d'être un composant dual (fonctionnement en capteur ou actionneur thermique selon la polarisation). La caractérisation électrique a permis de mettre en avant des sensibilités thermiques de.-22 mV/°C à -220 mV/°C pour les éléments les plus performants. La capacité de ces dispositifs à mesurer la température dans un environnement microfluidique a été démontrée. La dernière phase a concerné le développement d'une carte électronique dédiée permettant une mesure multiplexée de la température pour l'ensemble des capteurs (16 capteurs par plateforme) et le transfert des données sur PC pour effectuer le post traitement.
1:  LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
Capteur et actionneur thermique – Microfluidique – Polysilicium – Instrumentation

Design and fabrication of a thermal platform for microfluidics applications The concept of lab on chip was created in the beginning of 90. In our case, for chemical applications in microfluidic environment, the temperature control is the first physical phenomenon to be studied. Thermal actuators are encountered in several microsystems applications as hot plates for gas sensors, thermo-mechanic actuators for optical switching, igniters for microthusters, or heaters for droplet ejectors. We present in this thesis a generic approach for the development of polysilicon diodes for thermal sensing and control applications in microfluidic environment.We propose a simple and reliable technology based on symmetrical polysilicon diodes (Zener effect) that can be implemented either on silicon, glass or silicon carbide substrates. We have a dual device which can be used both for thermal sensing and actuating applications. Electrical characterization show thermal sensitivities from 220 to 22 mV/°C, thats depend on geometrical and technological parameters. The capacity to measure temperature in microfluidic environment was demonstrated for different substrates. Last part of this work concerns the development of an instrumentation platform linked to a computer that allows a simple determination of the detected temperature from current measurement.
Thermal sensors and actuators – Microfluidics – Polysilicon – Electronic instrumentation

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