Caractérisation hyperfréquence par spectroscopie diélectrique de composés biologiques en environnement microfluidique

Characterization of biological cells, in microfluidic environment, by microwave dielectric spectroscopy

• Auteur / Autrice : Houssein Mariam
• Direction : Olivier Français, Élodie Richalot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, Optronique et Systèmes
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire électronique, systèmes de communication et microsystèmes - Laboratoire électronique, systèmes de communication et microsystèmes
• Jury : Président / Présidente : Cédric Quendo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Français, Élodie Richalot, Hamid Kokabi, Claire Dalmay, Florian Kölbl, Hakim Takhedmit, Patrick Poulichet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hamid Kokabi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télédétection hyperfréquence

Spectroscopie diélectrique large bande

Ondes électromagnétiques

Biocapteurs

Mots clés libres

Bio-Capteur

Ondes électromagnétiques

Microfluidique

Hyperfréquence

Diélectrique

Extraction de paramètres

Bio-Sensor

Electromagnetic waves

Microfluidic

RadioFrequency

Dielectric parameters

Parameter extraction

Résumé

Ce sujet de thèse propose le développement d'un capteur exploitant les ondes électromagnétiques (gamme 100 MHz - 20 GHz) pour mesurer les propriétés diélectriques de composés biologiques. Un avantage indéniable de ce type d'analyse est son caractère non-invasif permettant de garder l'environnement biologique intègre. Ce principe de mesure de la "signature diélectrique" large bande d'un milieu biologique sera mis en œuvre à l'aide d'une ligne de propagation dont les caractéristiques seront couplées à celles du composé biologique. L'enjeu de la thèse est donc de concevoir, réaliser et caractériser ce dispositif afin qu'il puisse être opérationnel à l'échelle d'une cellule biologique unique (taille 10 um). La finalité est l'extraction des paramètres diélectriques intracellulaires permettant de discriminer les cellules entre elles

This thesis aims to develop a micro sensor using electromagnetic waves (100 MHz - 20 GHz range) to measure the dielectric properties of biological cells. This technique presents the advantage to be non-invasive, which makes it particularly interesting to monitor intracellular reactions. This principle of measuring the broadband "dielectric footprint" of a biological medium will be implemented using transmission lines whose characteristics will depend on the biological cells properties. The challenge of the thesis is therefore to design, fabricate and experimentally characterize this device so that it can operate at the scale of a single biological cell (typical size 10 μm). The purpose is the extraction of the intracellular dielectric parameters making it possible to discriminate between biological cells