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UMR 8520. “ NANOPOMPE SAW DÉDIÉE À LA MICROFLUIDIQUE DISCRÈTE POUR APPLICATIONS BIOLOGIQUES ”. Alan RENAUDIN IEMN CNRS UMR 8520 Equipe Micro/Nanofluidique JNRDM 9-12/05/2005. La microélectronique. Analyse sur Lab-On-Chip. Plan général. Transport de liquide et Lab-On-Chip - PowerPoint PPT Presentation
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1
Alan RENAUDINIEMN CNRS UMR 8520
Equipe Micro/NanofluidiqueJNRDM
9-12/05/2005
“NANOPOMPE SAW DÉDIÉE À LA MICROFLUIDIQUE DISCRÈTE POUR
APPLICATIONS BIOLOGIQUES”
UMR 8520
3
Plan général
•Transport de liquide et Lab-On-Chip
•Principe de déplacement SAW
•Onde acoustique de surface
•Opérations fluidiques de base
•Applications biologiques: analyses en fluorescence
4
Maîtrise des fluides...
L’Homme a toujours essayé de «domestiquer» les écoulements fluidiques de manière utile…
5
Maîtrise des fluides...
… et à des échelles plus petites, qui nous sont quotidiennes.
Transport continu
Transport discret
6
Principe SAW: déplacement de goutte
Transducteur liquid
e
Substrat piézoélectrique
Onde Acoustique de Surface (SAW)
A. Wixforth, C. Strobl, C. Gauer, “ Acoustical manbipulation iof small droplets ”, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 6/2004.
7
Principe SAW: Génération
F0
SAW
Substrat piézoélectrique (Niobate de Lithium)
8
Principe SAW: Peignes interdigités
V: vitesse de propagation de l’onde dans le substrat
F0 : fréquence
de résonance
0= d
V
2F
2dAu
10
Opérations fluidiques de bases•Déplacement 2D avec traitement hydrophobe
LiNbO3 brut
Après traitement
11
Opérations fluidiques de bases•Déplacement 2D avec traitement hydrophobe
LiNbO3 brut
Après traitement
(Vol=2 µL; P = 27,5 dBm)
(Vol = 1 µL; P = 28 dBm)
Dépôt hydrophobe d’OTS
6 cm
12
Opérations fluidiques de bases•Déplacement 2D + mélange et parrallèlisation
Vol = 1 µLP = 30 dBm
13
Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes
θR= Arcsin (Vliquide / Vsubstrat)
θR # 25°? Jet d’eau
14
Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes
θR # 25° Jet d’eau
θR= Arcsin (Vliquide / Vsubstrat)
15
Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes
16
Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes
•Splitting
•Création de gouttes filles
17
Opérations fluidiques de bases•Miniaturisation: Nanogoutte…
•Splitting de nanogoutte
•Création de nanogouttes filles
Vol # 0.2 nl
IDT
90µm
18
Opérations fluidiques de bases•Contrôle de la température de la goutte
19
Opérations fluidiques de bases•Contrôle de température de la goutte
Evolution de la température d’une goutte (5µl) soumise à un signal en pulse RF pour trois valeurs de T0/T (T= 10 ms)
10
15
20
25
30
35
40
45
-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2
Puissance de l'impulsion (dBm)
Tem
pér
atu
re (
°C)
T0/T=0,1
T0/T=0,5
T0/T=0,9
20
Application biologique:
Analyse en fluorescence
•Déplacement sur zones fonctionnalisées: système capoté
Microgoutte
Plan supérieur
LiNbO3
Trajectoire linéaire (avec piste hydrophile)
Trajectoire ondulée (sans piste hydrophile)
Revêtement hydrophobe
a)
b)
Plan inférieur
Microgoutte
Plan supérieur
LiNbO3
Trajectoire linéaire (avec piste hydrophile)
Trajectoire ondulée (sans piste hydrophile)
Revêtement hydrophobe
a)
b)
Plan inférieur
ZoneBiologiquement traitée
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Application biologique:
Analyse en fluorescence
ZoneBiologiquement traitée
Microgoutte
•Déplacement sur zones fonctionnalisées: système capoté
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Application biologique:
Analyse en fluorescence
•Zones fonctionnalisées: greffage de Streptavidine sur zones de SiO2 visualisée en fluorescence
100 µm
OTS
Streptavidin
23
Application biologique:
Analyse en fluorescence
A. Wixforth, C. Strobl, C. Gauer, “ Acoustical manbipulation iof small droplets ”, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 6/2004.
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Conclusion
Avantages du système SAW:Réalisation technologique simplePas de contact électrodes/échantillonDéplacement de liquides conducteurs
et non-conducteursVolumes et Systèmes miniaturisables
25
Conclusion
Avantages du système SAW
Faisabilité d’une microfluidique discrète par SAW:
Maîtrise du déplacement 1D et 2DRéalisation de mélangesCréation/scission de gouttesPassage sur zones fonctionnalisées
26
Conclusion
Avantages du système SAW
Faisabilité d’une microfluidique discrète par SAW
Possibilité de réalisation du Lab-On-Chip SAW pour application biologique du type greffage
27
Alan RENAUDINIEMN
www.iemn.univ-lille1.fr/sites_perso/microflu/index.html
“NANOPOMPE SAW DÉDIÉE À LA MICROFLUIDIQUE DISCRÈTE POUR APPLICATIONS BIOLOGIQUES”
Merci de votre Attention!
UMR 8520