/
0/5

0 avis

Mouvement et déformation de capsules circulant dans des canaux microfluidiques


Type de document : Thèse
Langue : anglais

Responsabilité(s) :


Responsabilité(s) secondaire (s) :
Université de soutenance : Université de Technologie de Compiègne

Numéro national de thèse : 2013COMP2073

Lieu d'édition : [S.l.]
Editeur : [s.n.]
Année de publication : 2013


Discipline : Bio-ingénierie, Biomécanique, Biomatériaux

Sujets :


Mots clés :

Résumé(s) :

  • Une capsule est une goutte de liquide enveloppée par une membrane fine et déformable. Les propriétés mécaniques de la membrane sont essentielles pour le mouvement de la capsule. L analyse de l écoulement d une suspension de capsules dans un canal microfluidique au moyen d un modèle mécanique est une technique permettant de déterminer les propriétés élastiques de la membrane. Un modèle numérique tridimensionnel a été développé pour résoudre ce problème d interaction fluide-structure en écoulement confiné. Il couple une méthode des intégrales de frontières pour les écoulements des fluides et une méthode éléments finis pour la déformation de la membrane. Le modèle est utilisé pour étudier l écoulement d une capsule initialement sphérique dans des canaux de différentes sections. Dans un canal cylindrique, on montre que l effet de confinement du canal conduit à la compression de la capsule. Cela engendre la formation de plis sur la membrane autour de l axe de l écoulement, phénomène également observé expérimentalement. Dans un canal de section carrée, les effets de la loi constitutive de la membrane, du rapport de taille et du débit d écoulement sur la déformation de la capsule sont systématiquement étudiés. La comparaison entre les résultats expérimentaux et numériques nous permet de déduire les propriétés mécaniques de la membrane d une population de capsules artificielles. Ce travail démontre la faisabilité de la mesure de propriétés mécaniques d une membrane en utilisant une technique microfluidique en canal carré. Il pourrait être étendu par l étude d écoulements instationnaires dans un canal de section variable ou avec bifurcations.
  • A capsule is a liquid droplet enclosed by a thin and deformable membrane. The membrane mechanical properties are critical for the deformation and motion of capsules. The flow of a capsule suspension through a microfluidic channel with dimensions comparable to those of the suspended particles can be used to infer the membrane elastic properties. However a mechanical model of the process is necessary. We present a three-dimensional numerical model to simulate such fluid-structure interaction problem. We use a novel numerical model that couples a boundary integral method for the internal and external fluid flows and a finite element method for the membrane deformation. The model is applied to study the flow of an initially spherical capsule in channels with different cross-sections. In a cylindrical channel with circular cross-section, we show that the confinement effect leads to the compression of the capsule in the hoop direction. The membrane tends to buckle and to fold as observed experimentally. In a microfluidic channel with a square cross-section, the effects of the membrane constitutive law, size ratio and flow strength on the capsule deformation are systematically studied. The comparison between experimental and numerical results allows us to deduce the membrane mechanical properties of a population of artificial capsules. The present work shows that it is possible to measure the membrane mechanical properties by using a microfluidic channel with a square cross-section. It can be extended to unsteady capsule flows in a channel with variable cross-sections or bifurcations.

Autre(s) titre(s):

  • Titre traduit : Motion and deformation of capsules flowing in microfluidic channels


  • Voir le document
  • Consulter en ligne

    Suggestions

    Du même auteur

    In vitro characterization of cyanoacrylate embolic glues used for vascular embolization | Li, Yongjiang (19..-....). Auteur

    In vitro characterization of cyanoacrylate embolic glues used for vascular embolization / Li, Yongjiang (19..-....). Auteur, 2017

    L embolisation vasculaire est un traitement peu invasif utilisé pour éliminer ou interrompre de façon sélective les apports vasculaires à des régions spécifiques du corps. Une technique consiste en l introduction d un microcathéte...

    Source : Ressources électroniques

    THES|THES

    Characterization of capsule membrane properties using a microfluidic photolithographied channel: Consequences of tube non-squareness | Salsac, Anne-Virginie

    Characterization of capsule membrane properties using a microfluidic photolithographied channel: Consequences of tube non-squareness / Salsac, Anne-Virginie - Barthès-Biesel, Dominique - Sévénié, B., 2015

    An inverse analysis of the flow of capsules in a square section microfluidic channel has been proposed to evaluate the elastic mod- ulus of the membrane of microcapsules. It is based on the comparison of the capsule deformed profi...

    Source : Ressources électroniques

    EXTR|EXTR

    Effet de la sonication sur les propriétés mécaniques et le relargage de billes et capsules d'alginate | Zhang, Liguo. Docteur

    Effet de la sonication sur les propriétés mécaniques et le relargage de billes et capsules d'alginate / Zhang, Liguo. Docteur - UTC, 2012

    Nous avons étudié l'effet d'une stimulation ultrasonore sur les propriétés mécaniques et le relargage de billes et capsules d'alginate. Les capsules sont fabriquées avec le même d'extrusion que les billes, mais selon un nouveau pr...

    Source : Ressources électroniques

    THES|THES

    Du même sujet

    Capsule deformation in a microfluidic channel | Sévénié, Benjamin (19..-....). Auteur

    Capsule deformation in a microfluidic channel : experiments, characterization and Proper Orthogonal Decomposition / Sévénié, Benjamin (19..-....). Auteur, 2016

    Nous étudions la déformation d'une capsule dans un canal microftuidique expérimentalement et numériquement. L'écoulement des rnicrocapsules est d'abord étudié numériquement dans un canal droit à section carrée. L'objectif est de d...

    Source : Ressources électroniques

    THES|THES

    Géante éolienne offshore (GEOF) | Boujelben, Abir (19..-....). Auteur

    Géante éolienne offshore (GEOF) : analyse dynamique des pales flexibles en grandes transformations / Boujelben, Abir (19..-....). Auteur, 2018

    L objectif de ce travail porte sur le développement d un modèle d interaction fluide-structure adapté à la dynamique des éoliennes de grandes tailles avec des pales flexibles qui se déforment de manière significative sous l effet ...

    Source : Ressources électroniques

    THES|THES

    Caractérisation in situ des propriétés mécaniques des parois vasculaires par une technique non invasive | Ramaël, Bruno (19..-....). Auteur

    Caractérisation in situ des propriétés mécaniques des parois vasculaires par une technique non invasive / Ramaël, Bruno (19..-....). Auteur, 2016

    La thèse s axe sur l identification des propriétés mécaniques des artères faciales. Elle s inscrit dans le cadre du projet FlowFace, qui porte sur l étude du réseau artériel facial par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM). Elle ...

    Source : Ressources électroniques

    THES|THES

    Chargement des enrichissements...

    Avis des lecteurs