Conception d’un capteur de force 3-axes pour tissus mous

Description :

Doctorante : Julie Verstraeten

 

Directeur de recherche : Vincent Aimez

 

Codirecteur de recherche : Paul G. Charette

 

Président du jury : Philippe Mabilleau

 

La biomécanique, science émergente, concerne la caractérisation mécanique de tissus biologiques.

Les travaux récents, effectués dans ce domaine, démontrent l’importance des effets

et propriétés mécaniques dans la fonctionnalité de tissus biologiques et principalement à

l’échelle microscopique. L’objectif de ce travail consiste à réaliser un microcapteur de force 3-

axes pour mesurer les forces de déformation de tissus biologiques, à l’échelle microscopique.

Le dispositif visé, de type MEMS, est microfabriqué sur SOI et repose sur une mesure

piézorésistive et capacitive de force. Il permet une utilisation en mode actionneur au moins

dans une direction. Cette thèse décrit la conception, fabrication et calibration du système 3-axes. Un prototype

1-axe, uniquement capacitif, est d’abord réalisé et sert de base au capteur 3-axes. Ce

premier dispositif, testé sur l’intervalle [0 – 350uN] est caractérisé par une sensibilité de

l’ordre de 4.85mV/uN (G=2000) et une résolution de 1.24uN (linéarité jusqu’à 100uN).

Une nouvelle géométrie de capteur 3-axes est ensuite proposée pour améliorer la qualité

du découplage de systèmes 2-axes capacitifs présentés dans la littérature et ajouter un axe

de détection.

Les travaux, présentés dans le cadre de ce projet de thèse, ont permis de démontrer la

faisabilité d’un capteur de force triaxe de type MEMS à transductions capacitives (directions

plan) et piézorésistive (hors-plan). La preuve de concept se rapporte à la fabrication

et aux performances (sensibilité, résolution, découplage) du design proposé.