Design and realisation of the microsystems for bioimpedance spectroscopy
Conception et réalisation d'un microsystème par spectroscopie de bioimpédance
Résumé
The Design and test of a Microsystems for Bioimpedance spectroscopy based on the auto balancing bridge method in the band [100 Hz - 1MHz] were developed. The first chapter shows the context and the measurement techniques of impedances in tissues biological (Bioimpedance), as well the parameters witch measurement. The second chapter introduces the modeling of the measuring cell with coplanar microelectrodes in 2D and 3D, as well as the theoretical analysis to calculate the dielectric properties of tissues that were presented. We used the Femlab software to carry out simulation. The third chapter describes the manufacture of the cell measurement by the lithographic techniques, the effects of the interface - electrolyte and the circuit equivalent of the impedance of polarization. This chapter suggests the instrumentation for bioimpedancia measurement that could be used. In the final chapter of the thesis the experimental validation of the measurement system, we determined the value of the impedance complexes directly and indirectly, and found the values of permittivity and conductivity. Measurements were carried out with for physiologic serum solution and blood (animal and human), finally we showed and discussed all the experimental results.
La conception et la réalisation d'un microsystème par spectroscopie de bioimpédance basée sur la technique du pont auto accordé dans la bande [100 Hz - 1MHz] a été développée. Le premier chapitre traite du contexte et des techniques de la mesure d'impédance de tissus biologiques (bioimpédance), ainsi que les paramètres d'influence sur la mesure. Le second chapitre introduit la modélisation de la cellule de mesure avec des microélectrodes coplanaires en 2D et 3D, ainsi que l'analyse théorique permettant le calcul des propriétés diélectriques de tissus. On a utilisé le logiciel Femlab pour effectuer la simulation. Le troisième chapitre décrit la fabrication de la cellule de mesure par les techniques lithographiques, la problématique de l'interface électrolyte et le circuit équivalent de l'impédance de polarisation. Celui-ci suggère une chaîne de mesure pour la spectroscopie de bioimpédance. Le dernier chapitre de la thèse présentée validation expérimentale de la chaîne de mesure réalisée, on a déterminée la valeur de l'impédance complexe directement et indirectement et se retrouvé les valeurs de la permittivité et conductivité. Les mesures sont effectuées sur une sérum physiologique et du sang (animal et humaine), finalement tous les résultats expérimentaux sont présentés et discutés.