Pr´ esentation

Lors de chaque exp´erience, les particules ou les cellules sont d´epos´ees en surface des guides dans un dispositif d’observation rempli d’une solution aqueuse compatible avec les ´echantillons utilis´es. Comme nous l’avons vu pr´ec´edemment, le syst`eme d´evelopp´e devra permettre l’obser- vation du comportement des particules en surface du guide inject´e mais ´egalement permettre un recouvrement permanent du guide nitrure utilis´e par un film d’eau, ceci tout en minimisant la formation de bulles pr´ejudiciables `a l’´etude.

Dans le cas des guides r´ealis´es par ´echange d’ions, nous avons utilis´e une chambre de type gene frame c (Millian France). Il s’agit d’un syst`eme de jointure souvent utilis´e en biologie pour les proc´edures d’hybridation et d’amplification in situ sur des biopuces `a ADN en lame de verre. Ce dispositif est imperm´eable aux gaz et pr´evient la perte de r´eactif due `a l’´evaporation. Il se pr´esente sous la forme d’un adh´esif double face d´elimitant une chambre int´erieure d’un volume de 25 µL ou 65 µL selon la r´ef´erence employ´ee. En d´eposant une lamelle de microscope sur le dessus de cet adh´esif, on obtient un dispositif simple qui d´efinit un espace ferm´e de volume connu et permet de travailler `a l’abri des perturbations dues aux ´ecoulements et `a l’´evaporation (voir figure 2.10). Utilis´e sur les guides `a ´echange d’ions, il ne perturbe pas l’injection de lumi`ere.

En revanche, la pratique a r´ev´el´e que tout objet d´epos´e sur un guide de nitrure de silicium perturbe grandement l’injection de lumi`ere et stoppe la propagation de la lumi`ere dans le guide au niveau de l’objet d´epos´e. Par objet, nous entendons ici un corps solide de dimensions tr`es sup´erieures au micron, car en pratique, l’interaction de microbilles ou de cellules avec le guide inject´e perturbe tr`es peu l’injection de lumi`ere. C’est un param`etre issu de l’exp´erience et dont il a fallu tenir compte pour la conception du dispositif.

Ceci contraint le manipulateur `a travailler avec une chambre d’observation partiellement ou- verte (voir figure 2.11). Nous avons utilis´e ce syst`eme de chambre notamment pour les exp´eriences de d´eplacement de particules, qui seront expos´ees au chapitre suivant.

Ce syst`eme de chambre ouverte est le seul moyen `a notre connaissance qui permette de supprimer le d´ecouplage de lumi`ere dˆu `a la perturbation du mode guid´e, exception faite de la r´ealisation d’une chambre de silice pour cet usage. Bien que th´eoriquement possible et satisfai- sante, cette solution aurait vraisemblablement ´et´e longue `a obtenir et avec le risque d’endom-

Fig. 2.10 –Sch´ema de la chambre d’observation utilis´ee pour les exp´eriences men´ees sur les guides r´ealis´es par ´echange d’ions. En A, une vue de dessus de la chambre d’ob- servation. Nous avons utilis´e un gene frame c, un adh´esif double face d´elimitant une chambre int´erieure o`u l’´echantillon sera d´epos´e. En B, une vue transversale du dispositif utilis´e. Le gene frame c est rempli d’une suspension liquide de billes ou de cellules et recouvert d’une lamelle de verre.

mager nos ´echantillons.

Une chambre ouverte au niveau des guides ´etait donc une solution pr´ef´erable de ce point de vue. Malheureusement, cette configuration ouvre la porte aux probl`emes d’´evaporation et de mouvement de fluides. Toute la difficult´e de cet exercice consiste `a permettre une injection de lumi`ere satisfaisante tout en minimisant les ph´enom`enes li´es `a l’´evaporation de liquide.

Une chambre microfluidique int´egrant ces contraintes a donc ´et´e con¸cue dans le but de minimiser ces ph´enom`enes parasites.

Ce syst`eme que l’on adapte sur la plaquette d’´echantillons de guides d’ondes, doit pouvoir servir de r´eservoir de milieu liquide et de mat´eriel (microbilles ou mat´eriel cellulaire) et permettre la d´emonstration sur ce mˆeme mat´eriel de la r´ealit´e de ce nouveau concept de manipulation et de tri, tout en permettant une observation correcte du comportement des objets ´etudi´es.

Lors du d´emarrage de cette th`ese, l’´etat de l’art ´etait relativement peu d´evelopp´e. La compr´ehension des m´ecanismes d’interaction entre une onde ´evanescente et un objet ´etait, et reste encore incompl`ete. Et malgr´e une r´eflexion pr´ealable int´egrant les contraintes d´ej`a iden- tifi´ees `a l’´epoque et de pr´ecieuses simulations, dans un cas comme celui-ci, des probl`emes peuvent

Fig. 2.11 – Sch´ema de la chambre d’observation ouverte utilis´ee pour les d´eplacements de particules sur des guides de nitrure de silicium. En A, une vue de dessus de la chambre d’observation. Nous avons utilis´e deux bandes de gene frame dispos´ees de fa¸con parall`ele, sans aucun contact optique avec les guides d’ondes. En B, une vue transversale du dispositif utilis´e. Une goutte de suspension liquide de billes d’environ 30µL est d´epos´ee entre les bandes de gene frame. L’ensemble est ensuite recouvert d’une lamelle de verre pour ´etaler la goutte d´epos´ee et permettre une bonne observation.

apparaˆıtre de fa¸con peu ou pas pr´evisible. Pour citer un exemple, le d´ecouplage de lumi`ere par un objet d´epos´e sur le guide (voir la section 3.3.8.3) est une contrainte issue de l’exp´erience et non pr´evue par l’´etude pr´eliminaire. Une m´ethode de prototypage souple, rapide et peu ch`ere ´

etait donc n´ecessaire pour r´eagir presque instantan´ement aux probl`emes rencontr´es et permettre le test d’une solution dans un intervalle de temps le plus court possible.