Protocoles

1) Fabrication du moule

Dans un premier temps, le modèle de notre compteur cellulaire, ainsi que les différentes pièces à imprimer étaient disponibles en ligne sous forme de fichiers STL, fournis par l’équipe de chercheurs japonais de l’université de Tokyo. Le moule du compteur a été modifié à l’aide du logiciel Fusion360, afin de l’adapter aux dimensions des composants mis à disposition par la faculté et commandés (laser, capteur de lumière, lentille…) dont les dimensions diffèrent légèrement de celles du modèle d’origine.

L’impression du moule principal a été réalisée avec une imprimante à résine pour respecter la précision et la finesse attendues de la puce, grâce à Valentin Pierrat, rattaché à l’université Paris Cité. Une fois le moule terminé, nous avons continué les impressions des autres pièces à l’aide de l’imprimante 3D Bambu Lab X1-Carbon, choisie pour sa précision supérieure par rapport à une Ultimaker 2+. De plus, celles à l’Open Lab ne fonctionnaient pas.

 

Le premier moule réalisé

 

 

Le deuxième moule réalisé

 

2) Fabrication des autres pièces

Pour les pièces imprimées en PLA par Bambu Lab , nous avons imprimé le porte lentille qui sert à maintenir la lentille parfaitement droite dans la puce, puis dans un second temps, les fenêtres optiques et ses supports. Une fenêtre optique sert à transmettre la lumière dans la puce sans la dévier. Finalement les masques de faisceau permettent de protéger la photodiode de tous rayons parasites.

 

La lentille dans le porte-lentille en PLA

 

 

Une fenêtre optique avant d'être poncée

 

 

Impression des masques de photodiode

Une fois le moule et les diverses pièces imprimées et réceptionnées, nous avons entamé la fabrication concrète du compteur cellulaire.

 

3) Fabrication et assemblage de la puce

Pour ce faire, nous avons utilisé du PDMS (polydiméthylsiloxane) un polymère de silicone, que nous avons mélangé à un agent réticulant (Silicone elastomer) de la marque SYLGARDE selon un ratio massique de 5:1. Pour une puce en PDMS, nous avons utilisé 15g de PDMS avec 3g d’agent réticulant. Ce mélange a ensuite été dégazé pendant 30 minutes afin d’éliminer les bulles d’air. Une fois dégazé, le PDMS a été versé dans le moule puis dégazé une seconde fois pendant 15 minutes. Le moule rempli a ensuite été placé dans le four à 80°C pendant 4 heures, afin d’accélérer la polymérisation du PDMS.

 

Le PDMS

 

Une fois le polymère solidifié, nous avons procédé au démoulage à l’aide d’un scalpel. Après avoir retiré les deux moitiés du moule, nous les avons assemblées en sandwich. Pour les coller efficacement, nous avons utilisé la technique dite “PDMS sur PDMS” : une fine couche de PDMS non polymérisé est déposée sur l’une des surfaces, avant de poser l’autre par-dessus. Le tout est ensuite replacé au four à 80°C pendant deux heures pour finaliser la liaison.

 

La puce

4) Le circuit Arduino

Par la suite, nous avons reproduit le circuit Arduino décrit dans l’article des chercheurs japonais. Nous avons ensuite mis dans la puce les différentes pièces préalablement imprimées et connectées à la carte Arduino. Le code Arduino également fourni par les chercheurs, a été légèrement modifié pour répondre aux besoins de notre matériel qui fonctionne différemment.

 

Le circuit Arduino, tiré de l'article

 

5) Préparation du fluide de gaine

Une fois le dispositif assemblé, il ne restait plus qu’à tester son bon fonctionnement. Nous avons alors préparé et utilisé un fluide de gaine composé d’eau distillée et concentré à 2,5% en sel. Un test a également été effectué avec une culture de Chlorella vulgaris.

 

6) Test Expérimentaux

Si les trois canaux ne sont pas obstrués, nous pourrons passer aux expérimentations. Ces dernières consistent à faire circuler le fluide de gaine et les microalgues à des vitesses respectives de 30 µL par minute et de 1 µL par minute, comme précisé en page 7 de l’article et cela est possible en programmant des pousses seringues.

 

La puce assemblée

 

 

Les pousses seringues