Caractérisation de microparticules dans un système microfluidique par l'analyse du bruit électrochimique.

This work is aimed at assessing the possibility to use the electrochemical noisetechnique in miniaturized systems as an alternative technique to detect and characterizeparticles (droplets, bubbles, biological cells…). The presence or the passage of a particlebetween two electrodes immerged in a conductive solution, leads to a change in theelectrolyte resistance, Re, measured between these electrodes, which represents the impedanceof the system at high frequency. This variation is explained by the fact that the presence of theparticle modifies the potential and current fields between the electrodes. It depends on thesize, form, position and number of particles between the electrodes. Numerical simulationshave been developed in this work to study the influence of these different parameters on theRe value in two different geometries, one with electrodes of millimetric size, the other withmicroelectrodes inserted in a microfluidic channel. The variations of Re in time due to thepassages of spheres of millimetric size as well as oil droplets and air bubbles of micrometricsize between the electrodes have been measured using a specific home-made electronicdevice. An excellent agreement was obtained between the experimental and calculated Revalues at both scales. The future work will consist in the characterization of smaller objects(from 100 nm to 10 m) as biological substances or bacteria in smaller microfluidic devices.L'objectif de ce travail est d’utiliser le bruit électrochimique comme techniquealternative pour détecter et caractériser des particules (gouttelettes, bulles, cellulesbiologiques, …) circulant dans un système microfluidique. La présence ou le passage departicules entre deux électrodes immergées dans un milieu conducteur entraîne une variationde la résistance de la solution entre les deux électrodes. Cette variation de la résistanced'électrolyte, Re, qui est l’impédance en haute fréquence, s'explique par le fait que la présencedes particules modifie le champ primaire de potentiel entre les deux électrodes. Elle dépendde la taille, de la forme, de la position et du nombre de particules. Pour étudier l’influence deces différents paramètres, un modèle théorique appuyé par des simulations numériques a étéréalisé pour deux configurations d'électrodes, l'une à une échelle millimétrique avec deuxélectrodes à disque de diamètre 5 mm positionnées face à face, l'autre avec deux électrodescarrées de côté 100 m positionnées côte à côte dans un canal microfluidique. Pour confirmerces résultats, les variations temporelles de Re dues au passage de billes, de gouttelettes d'huileet de bulles d'air ont été mesurées en utilisant la technique du bruit électrochimiquedéveloppée au LISE et étendue dans ce travail aux électrodes micrométriques. Le bon accordentre les résultats théoriques et expérimentaux permet de valider la technique de mesureemployée pour caractériser ces entités de taille allant de plusieurs millimètres à des dizainesde micromètres. Cette étude a permis d'identifier la taille des particules détectables pour uneconfiguration et dimension d'électrodes données. Le travail se poursuit pour diminuer la tailledu canal microfluidique et des électrodes afin de pouvoir caractériser des objets de taille allantde quelques centaines de nanomètres à quelques micromètres comme les substancesbiologiques telles que des cellules ou des bactéries