Etude d'un capteur de viscosité sanguine basé sur un résonateur BioMEMS à microcantilevers

Abstract

Les propriétés rhéologiques des fluides complexes, sont d'une importance capitale pour de nombreux domaines d'applications (agroalimentaire, médicale, pharmaceutique, biophysique, etc...). Il est donc important de concevoir et mettre au point des systèmes de mesures performants et fiables. Nous proposons ici d'explorer aux moyens d'outils de simulation par la méthode des éléments finis (FEM) un capteur capable de mesurer les propriétés d'un fluide à travers la mesure de sa viscosité en utilisant une poutre sous excitation vibratoire et l'évolution de sa réponse. Les possibilités des dispositifs actuels pour la mesure de la viscosité sanguine sont très limités. L'immersion de ces micropoutres en vibration dans le liquide à caractériser permet de remonter à ces propriétés. En partant d'un modèle préexistant d'une simple poutre en vibration dans un fluide, nous avons adapté ce modèle afin de concevoir et prévoir la réponse de notre capteur. Nous avons pu ainsi explorer les dimensions géométriques et différentes valeurs de viscosité du fluide. Des modélisations analytiques et théoriques des phénomènes dus à l'interaction fluide-structure (FSI) sont présentés dans ce travail. Les résultats obtenue par simulation FEM avec des solutions de viscosité différente sur le facteur de qualité de la micropoutre sont intéressantes et démontre ainsi la sensibilité du capteur qui ouvre la possibilité pour un cas d'étude impliquant du sang humain. Ce présent travail permet de montrer une autre possibilité permettant de remonter aux propriétés du fluide à savoir la viscosité de façon efficace, ouvrant ainsi la possibilité de future intégration dans des systèmes microfluidiques et de leurs possible commercialisation. Mots clés : BioMEMS, Microfabrication, Rhéologie, viscosité, Méthode des Eléments Finis.