Microsystems (MEMS) Developement for Injection Medical Device

Conception et réalisation d'une micropompe intelligente : applications dans le domaine biomédical

Rémy Lefevre (1)

1 IMEP - Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique

This thesis fits into the development of an automated Injection Medical Device (IMD) in which is integrated a micropump in silicon technology. The heart of this micropump is constituted by an actuated membrane which moves a volume of liquid through microfluidic channels. Two types of actuated membranes were studied: a membrane with an integrated bimetallic actuator and a membrane with an external piezoelectric actuator. FEM simulations enabled the refinement of existing theoretical models and a better representation of nonlinear effects that govern the mechanics of such membranes. An optimization method specially putted in place enabled the computation of optimal geometric configurations according to the targeted functioning ranges. Some membranes were then fabricated in cleanroom. Their mechanical characteristics were measured and compared to predictions of FEM simulations.

Cette thèse s’inscrit dans le développement d’un Dispositif Médical d’Injection (DMI) automatisé dans lequel est intégrée une micropompe en technologie silicium. Le cœur de cette micropompe est constitué d’une membrane actionnée permettant de déplacer un volume de liquide à travers des canaux micro-fluidiques. Deux types de membranes actionnées ont été étudiés : une membrane à actionnement bimétallique intégré et une membrane à actionnement piézoélectrique externe. Des simulations FEM ont permis d’affiner les modèles théoriques existants et de mieux rendre compte des effets non linéaires qui régissent le fonctionnement de ces membranes. Une méthode d’optimisation spécialement mise en place a permis de calculer des configurations géométriques optimales en fonction des plages de fonctionnement visées. Des membranes ont ensuite été fabriquées en salle blanche. Leurs caractéristiques mécaniques ont été mesurées et comparées aux prédictions des simulations FEM.

Mots clés: Micropump; Membrane; Microfluidics; Medical; Actuator; Injection

Mots clés: Micropompe; Membrane; Microfluidique; Medical; Actionneur; Injection

Domaines: Autre

Rémy Lefevre. Conception et réalisation d'une micropompe intelligente : applications dans le domaine biomédical. Autre. Université de Grenoble, 2013. Français. ⟨NNT : 2013GRENT022⟩. ⟨tel-00935192⟩