Dynamic behaviour study and modelling of magnetic micromanipulation : applied on biological object transport task.
Etude et modélisation du comportement dynamique d'un dispositif magnétique de micromanipulation : application au transport d'objets biologiques.
Résumé
Inra-cytoplasmic sperm injection is an assisted reproductive technolgy. In order to make easly the physician task and to increase the rate of success of this technique (30 %), it is ncessary to automated some stages of this process. We propose to realise the automatic cell transport task. The cells move in biological medium in a microchannel which supplies the working areas. It are pushed by a ferromagnetic particle, called pusher, with cells size and follows the movements of a magnet which make at the outside of the channel. The work presented in this thesis exposes the complete modelling of the pusher dynamic behaviour. This modelling is composing of three bloks function which determine successively the value of internal magnetization, the strain applied and the trajectory of a plane ferromagnetic object according to the variations of the external magnetic field. The fact of reducing the application range of the modelling to plan objects enables us to obtain a result according to our using criteria in a computing time lowly than an application such as Flux3DR. The use of the model highlighted the influence of the geometric and magnetic characteristics of the actives elements on the general behavior of the pusher. The experimental device made it possible to move 200 micrometers glasses balls diameter in tele-operated mode and open loop as well as human ovocytes of 150 micrometers diameter in tele-operated mode.
La fécondation avec micro-injection du spermatozoïde est une technique d'aide médicale à la procréation. Afin de faciliter la tâche des médecins et d'augmenter le taux de réussite de cette technique (30 %), il est nécessaire d'automatiser certaines étapes du processus. Nous proposons de réaliser le transfert automatique de cellule. Les cellules se déplacent en milieu biologique dans un microcanal qui alimente les zones de travail. Elles sont poussées par une particule ferromagnétique, appelée pousseur, de taille des cellules et qui suit les mouvements d'un aimant disposé à l'extérieur du canal. Les travaux présentés dans cette thèse exposent la modélisation complète du comportement dynamique du pousseur. Cette modélisation est décomposée en trois blocs fonction qui déterminent successivement la valeur de l'aimantation interne, les efforts subis et la trajectoire du pousseur. L'intérêt de cette modélisation est que nous pouvons reproduire la trajectoire d'un objet ferromagnétique plan en fonction des variations du champ magnétique environnant. Le fait de réduire le champ d'application de la modélisation à des objets plan nous permet d'obtenir un résultat répondant à nos critères d'utilisation dans un temps de calcul nettement inférieur à celui d'une application telle que Flux3DR. L'utilisation du modèle a mis en évidence l'influence des caractéristiques géométrique et magnétique des éléments actifs sur le comportement général du pousseur. Le dispositif expériemental développé a permis de déplacer des billes en verre de 200 micromètres de diamètre en mode télé opéré et en boucle ouverte ainsi que des ovocytes humains de 150 micromètres de diamètre en mode télé opéré.
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