Aperçu
L'assemblage des composants s'effectuera dans un réservoir qui sera connecté en entrée et sortie à des valves. La solution contenant les composants sera injectée dans les canaux grace à une commande en pression. L'utilisation de ces valves et de la commande en pression permettra de désolidariser les diverses parties du système, et d'acheminer les composants un à un en zone d'assemblage. L'utilisation de champs magnétiques et électriques assurera la stabilité des composants dans le réservoir et leurs positionnements précis.
Tâche 1.1 - Fabrication des valves et acheminement des composants (LOF)
Pour le système microfluidique, nous considérerons seulement l'acheminement des composants dans les canaux et dans la chambre d'assemblage. Les solutions de composants seront placées dans des seringues et injectées dans le système microfluidique, à l'aide des valves nous stopperons les composants en zone d'assemblage et les assemblerons à écoulement arrêté. Après l'assemblage, l'ouverture des valves amenera un nouveau composant dans le réservoir.
Les vannes seront préparées via une méthode classique [Unger00], elles seront fabriquées grace à une architecture à canaux croisés. Un canal typique étant de 100µm de large et 30µm de haut, la zone active des valves sera donc de 100µm x 100µm. La memebrane de polymère entre 2 canaux sera de 30µm d'épaisseur environ. Lorsqu'une pression sera appliquée au canal supérieur (canal de commande), la membrane se déformera de manière concave, une pression suffisante fermera donc le canal inférieur (canal d'écoulement). Pour faciliter une observation optique, nous scellerons ces structures par une couche de verre en tant qu'assise. Cette couche de verre étant reversible, un nettoyage et réutilisation du système sera possible. Nous pouvons aussi remplacer cette couche par une autre en elastomère dans le cas où les pressions seraient élevées.
La deuxième partie de cette Tâche 1.1 sera dévoué à l'acheminement. Des solutions diluées seront préparées et introduites dans les canaux. Un diagramme d'écoulement sera effectué de manière à trouver la valeur optimale nous permettant d'injecter correctement les composants dans le réservoir, un par un ou deux par deux. Des expériences seront faites pour pouvoir commander efficacement les composants dans les canaux, les résultats obtenus seront utilisés lors de la modélisation de la trajectoire tâche 1.2
Tâche 1.2 - Modélisation et caractérisation des trajectoires (UPMC/ISIR)
Puisque l'environnement de travail est un fluide, le sol de l'arène sera considérée comme condition limite des équations de Navier Stokes. De plus, nous pouvons voir dans l'expression du nombre de Reynolds que notre système sera controlé non pas par l'inertie mais par la viscosité. En effet, un faible Re indique un environnement très visqueux, très lent ou très petit. Dans un modèle à faible Re, l'écoulement est considéré laminaire et indépendant du temps autour d'une particule. Le profil de l'écoulement ne change pas radicalement qu'il soit lent ou rapide, et est presque réversible. A l'inverse d'écoulement à grand Re, les écoulements à faible Re sont fortement sensibles à la présence de parois.
L'objectif de cette tâche est donc de créer une simulation prenant compte de ces spécificités, basées sur des mesures expérimentales, telles que le frottement et les forces d'adhésion.Bien qu'impossibles à obtenir expérimentalement, ces effets seront modélisés par les équations physiques des principes fondamentaux, la dynamique des forces d'adhésion, d'amortissement ou de trainée, d'électrostatique ou de magnétique. Les conclusions seront extrapolées avec précaution pour des systèmes plus complexes en terme de géométries et de conditions limites. Une des difficultés expectées sera le couplage existant entre ces effets à déterminer. Par conséquent, le découplage sera effectué en considérant les écoulements quasi-stationnaires, et les équations de Navier-Stokes résolues par élements finis.
Les trajectoires des particules soumises à des champs électrostatiques ou magnétiques dans le liquide seront étudiées via le logiciel COMSOL Multiphysics, de manière à inclure tous les paramètres physiques et effets relevant de l'échelle microscopique. Les méthodes actuelles de simulations de trajectoires de particules soumises à des champs de force électrostatiques ou magnétiques sont des méthodes par éléments finis, qui requièrent de nouvelles simulations à chaque changement d'un paramètre, ou des méthodes par résolution analytique limitées à des géométries et cas simples. Nous proposons une approche hybride entre calculs analytiques et numériques pour simuler des géométries complexes tout en gardant la facilité de modification de paramètres. Seules quelques simulations d'éléments finis seront nécessaires à la création de bases de données utilisées ensuite dans les algorithmes. Ces simulations seront exploitées pour concevoir le système et adapter une commande en boucle fermée de positionnement et d'orientation des composants en tâche 2.3.
Dernière modification le 13/02/2013