Dispositifs et méthodes RMN pour la caractérisation des écoulements et des transferts en milli-canaux - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2022

Devices and NMR methods for the characterization of flows and transfers in milli-channels

Dispositifs et méthodes RMN pour la caractérisation des écoulements et des transferts en milli-canaux

Abstract

Our study aims to implement, with a low-cost methodology, specific devices to study flows and transfer phenomena in milli-fluidic systems and to optimize NMR/MRI methods for their characterization.Two milli-fluidic applications have been developed. The first one consists in the study of the flow regime and hydrodynamic instabilities occurring in micromixers. The second one in the study of the growth of a biofilm in a capillary of submillimeter dimensions and the characterization of the hydrodynamics of the flow in presence of this biofilm. For each application, a specific device was set up, including the milli-fluidic system and the radio frequency (RF) coil adapted to the geometry and dimensions of the system. The milli-coils were fabricated by etching on flexible copper/Kapton® substrates. With the considered geometrical parameters, RF simulations have shown that milli-coils produce an intense and homogeneous field and MRI measurements demonstrate an improvement of the signal-to-noise ratio compared to the commercial MicWB40 probe, which allows the detailed analysis of the above mentioned milli-fluidics phenomena.
Notre étude vise à mettre en œuvre, par des moyens peu coûteux, des dispositifs spécifiques pour l'étude des écoulements et des phénomènes de transfert dans les systèmes milli-fluidiques et à optimiser les méthodes de RMN/IRM pour leur caractérisation. Deux applications en milli-fluidique ont été développées. La première porte sur le suivi du régime d'écoulement et la caractérisation d'instabilités hydrodynamiques ayant lieu dans les micro-mélangeurs. La seconde porte sur la visualisation du développement d'un biofilm dans un capillaire de dimensions submillimétriques et la caractérisation de l'hydrodynamique en présence de ce biofilm. Pour chaque application, un dispositif spécifique a été mis en place, comprenant le système milli-fluidique et la bobine radiofréquence (RF) adaptée à la géométrie et aux dimensions du système. Les bobines milli-fluidiques ont été fabriquées par gravure sur des substrats flexibles en cuivre/Kapton®. Avec les paramètres géométriques considérés, les simulations RF ont montré que les milli-coils produisent un champ intense et homogène et les mesures IRM démontrent une augmentation du rapport signal/bruit par rapport à une bobine commerciale MicWB40, ce qui a permis une analyse détaillée des phénomènes milli-fluidiques dans les deux cas d'étude.
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Dates and versions

tel-04069797 , version 1 (14-04-2023)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04069797 , version 1

Cite

Feryal Guerroudj. Dispositifs et méthodes RMN pour la caractérisation des écoulements et des transferts en milli-canaux. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Lorraine, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LORR0273⟩. ⟨tel-04069797⟩
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