Design, modélisation, fabrication et contrôle d'un scanner MOEMS et intégration à un microsystème endomicroscopique pour le diagnostique des cancers dans leurs phases initiales.

par Quentin Tanguy

Thèse de doctorat en Microtechniques

Sous la direction de Christophe Gorecki, Philippe Lutz et de Huikai Xie.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; Dijon ; Belfort) , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) .


  • Résumé

    Les travaux présentés dans cette thèse reposent d'une part sur le design et la modélisation electro-thermo-mécanique d'un micro scanner optique et d'autre part sur sa fabrication, et sa caractérisation ainsi qu'un début d'intégration à un micro interféromètre de Mirau pour le dévelopement d'une sonde endoscopique conçue pour la détection des cancers gastrointestinaux dans leur phase initiale par une technique d'imagerie appelée Tomography de Cohérence Optique (OCT). Le coe ur de la contribution de cette thèse porte sur le dévelopement et la fabrication de micro actionneurs commandés thermiquement pour l'orientation controllée d'un micromiroir conçu à cet effet. Différentes architectures de micro scanners sont proposées afin de répondre au mieux aux problématiques imposées par les exigences en matière de qualité d'imagerie optique et de compatibilité avec les normes dans le cadre de l'utilisation médical emph{in vivo} du dispositif final. Ces travaux s'inscrivent dans le projet DEMO4 financé par le LabEx Action en coopération entre les départements MN2S et AS2M de l'institut de recherche Français Femto-ST ainsi que de l'université de Floride aux États-Unis afin de délivrer un premier démonstrateur de sonde endoscopique OCT. Plusieurs séries de fabrication ont été mises en oe uvre grâce à des techniques de microfabrication de semiconducteurs dévelopés en échange entre l'université de Floride et Femto-ST avant d'être assemblées (à défaut d'intégration monolithique) par procédés robotisés à un micro-interféromètre dévelopé à Femto-ST. Finalement, un montage expérimental pour la caractérisation du micromiroir est également proposé pour permettre l'évaluation des performances atteintes et afin d'amorcer les premiers test d'imagerie optiques du micro système.

  • Titre traduit

    Design, model, fabrication and control of a 2-axis endoscopic MOEMS scanner and implementation in an endomicroscopic microsystem for early diagnosis of gastriointestinal cancer.


  • Résumé

    The work presented in this manuscript consists in the conception of an electro-thermo-mechanical optical micro-scanner. In a first time, a design and a model are proposed and the micro-device was fabricated, characterized and a draft of integration onto a Mirau micro-interferometer was carried out in order to build an endoscopic probe for the detection of early stage gastrointestinal cancers using an imaging technique called Optical Coherence Tomography (OCT). The very contribution of the thesis is the development and the fabrication of micro actuators driven electrothermally to control the angular position a micro mirror plate conceived in this purpose. Different architectures of micro-scanners are proposed to best comply with the specifications determined by both the optical expectations and the medical standards requirements of the final apparatus emph{in vivo}. This work, part of a project called textquote{DEMO4} was financed by the French LabEx Action funding source in cooperation between the departments AS2M and MN2S of the French research institute Femto-ST as well as the university of Florida in the USA to deliver a first demonstrator of endoscopic OCT probe. Several batches of fabrication were realized my means of techniques of ac{CMOS}-based microfabrication in exchange between Femto-ST and the university of Florida before being assembled (for lack of monolithic integration capability) onto a micro-interferometer using automated processes specifically developed in this purpose. Finally, an experimental setup is proposed to characterize in order to evaluate the performances achieved and initiate the first tests of optical imaging using the micro-system.