FABRICATION DES MICRO-                   BOBINES FLEXIBLES ET                          IMPLANTABLES             PAR MÉTHOD...
Plan de l’exposé2       Présentation du projet       Rappel de théorie de l’IRM       Design et fabrication des micro-b...
Présentation du projet3
Rappel de l’IRM4                                             longitudinale                                                ...
5    Qualité de l’image                             Solution:                             • Augmenter le champ magnétique ...
Design & Fabrication6    Design IR4M                            Substrat             Monolithique                    PolyD...
Dimensionnement des antennes pour 17.2T    (ω0≈732MHz)7 ω ≈1 ∕ √LC       PDMS packaging diminue la fréquence de résonance...
Fabrication (1. micro-moulage)8                             Résine épaisse photosensible AZ4562                           ...
Fabrication (2. PDMS    coating+alignement)9                 Par spin-coating 1000rpm, 90s=60µm,                 Recuit ét...
Fabrication (3. bonding, transfert)10         Bondeur    Recuit + poids    Recuit        (T=75°C +   (T=75°C + 2kg)   (T=7...
Optimisation des conditions d’alignement et de bonding pour le transfert11
No.        Couche PDMS                  Fonctionnalisation de surface                intermédiaire                       p...
13     Caractérisation     électromagnétique     Influence de l’épaisseur du packaging     PDMS sur la fréquence de résona...
Comparaison entre valeur analytique et expérimentale non-chargé (à l’air)14                            F0               Q ...
Effet de la variation de l’épaisseur depackaging (à l’air)15                                               F0             ...
Effet de la conductivité de milieu(non-chargé vs chargé)    Chargé : Saline agar fantôme (même caractéristique que le cer...
Conclusion17              Fabrication micro-bobines flexibles et               implantables par méthode de transfert     ...
18        MERCIOrsay, le 30 août 2011
19           Etude bibliographique de la     fabrication des micro-bobines 3D
Méthode de fabrication20        Wire-bonder                   Micro-moulage 3D sur substrat plan            Lithographie (...
Procédés de fabrication21                  t≈49 jours                               t≈70,5min
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Fabrication of Flexible and Implantable Micro-coils for MRI Application

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Fabrication of Flexible and Implantable Micro-coils for MRI Application

  1. 1. FABRICATION DES MICRO- BOBINES FLEXIBLES ET IMPLANTABLES PAR MÉTHODE DE TRANSFERT POUR L’IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE Soutenance M2 Nanodispositif et nanotechnologie, Université Paris Sud XI Professeur responsable: Pr. Elisabeth DUFOUR-GERGAMCheria JELITA Tuteur de projet: Mlle Magdalèna COUTY
  2. 2. Plan de l’exposé2  Présentation du projet  Rappel de théorie de l’IRM  Design et fabrication des micro-bobines implantables  Optimisation des conditions d’alignement et de bonding pour le transfert  Influence du packaging PDMS sur les caractéristiques électromagnétiques  Conclusion
  3. 3. Présentation du projet3
  4. 4. Rappel de l’IRM4 longitudinale Fréquence de Larmor ω0 ≈ γ B0Champ magnétique statique γhydrogène ≈ 42,6MHz/T transversale Free Induction Decay Transformation Fourrier B0 Relaxatio n Excitation B1 Pulsation RF Gradient de champ
  5. 5. 5 Qualité de l’image Solution: • Augmenter le champ magnétique • Améliorer la sensibilité de détection (SRF) = • Antennes cryogéniques [J-C. Ginefri] (couteuse & impossibilité d’implantation) • Diminuer la taille de l’antenne a= rayon de l’antenne
  6. 6. Design & Fabrication6 Design IR4M Substrat Monolithique PolyDiMéthylSiloxane (PDMS) Résonateur multi-tours à lignes de transmission (MTLR) Flexible YPDMS ≤ YTéflon ≤ YKapton Miniature + valeur d’inductance (≈360-870KPa ) (≈0.5GPa) (≈2.5GPa) conservée+++ sans fil Fabrication par micro-technologie 1) Micro-moulage 2) Transfert 3) Packaging biocompatible
  7. 7. Dimensionnement des antennes pour 17.2T (ω0≈732MHz)7 ω ≈1 ∕ √LC  PDMS packaging diminue la fréquence de résonance C ≈ε (F0) (εPDMS≈ 2.65>εair)  Solution: design des plus hautes fréquences Ltot ω ω√ l f ε 1. Modèle ligne étroite tan =1 2. Modèle ligne large 4Z0 4c 3. Modèle coplanaire 800MHz 1GHz Diamètre externe ≈3mmLargeur de spire ≈ 100µm Espacement ≈ 50µmÉpaisseur de spire ≈ 10µm
  8. 8. Fabrication (1. micro-moulage)8 Résine épaisse photosensible AZ4562 (20µm) Couche conductrice Ti/Cu (10nm/100nm) Couche anti-adhérente CxFy Wafer Si (ou verre )4 pouces Angle de contact de l’eau de la couche CxFy cuivre
  9. 9. Fabrication (2. PDMS coating+alignement)9 Par spin-coating 1000rpm, 90s=60µm, Recuit étuve T=75 C t=1h Couche intermédiaire PDMS non-recuit 20µm Activation de la surface par plasma 02
  10. 10. Fabrication (3. bonding, transfert)10 Bondeur Recuit + poids Recuit (T=75°C + (T=75°C + 2kg) (T=75°C) F=1500N)
  11. 11. Optimisation des conditions d’alignement et de bonding pour le transfert11
  12. 12. No. Couche PDMS Fonctionnalisation de surface intermédiaire par plasma O2 non-recuit Alignement Bonding Alignement Bonding 1 Bonding tool Bondeur Masque holder Etuve avec éthanol comme (temps, saleté) surfactant 2 Masque holder Etuve+po ids 3 Masque holder Etuve + insolation UV12
  13. 13. 13 Caractérisation électromagnétique Influence de l’épaisseur du packaging PDMS sur la fréquence de résonance (F0) et la facteur de qualité (Q)
  14. 14. Comparaison entre valeur analytique et expérimentale non-chargé (à l’air)14 F0 Q (800MHz) Q (1GHz) 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 N… 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
  15. 15. Effet de la variation de l’épaisseur depackaging (à l’air)15 F0 Q 70 ω ≈1 ∕ √LC 60 C ≈ε 50 Q factor 40 30 800MHz-unloaded 20 1GHz-unloaded 10 0 0 50 100 150 200 250 PDMS thickness (µm)
  16. 16. Effet de la conductivité de milieu(non-chargé vs chargé)  Chargé : Saline agar fantôme (même caractéristique que le cerveau) ;16 σ=0.7S/m, ε=80 F0F0 Q Q  Compromis sur l’épaisseur de PDMS pour avoir Q suffisant et ajuster à la fréquence désirée, et dépôt assez fin pour l’implantation
  17. 17. Conclusion17  Fabrication micro-bobines flexibles et implantables par méthode de transfert  Micro-bobines alignées avec bonne adhésion obtenue par bonding avec couche intermédiaire de PDMS non-recuit, alignement avec masque holder, bonding dans l’étuve sans poids pour une longue durée  Perspective :Autre méthode de bonding = réticulant  Caractérisation électromagnétique  Mode de résonance différent selon la gamme de fréquence  Non chargé => packaging PDMS diminue F0 et Q  F0 et Q chargé < non-chargé  Chargé => packaging PDMS diminue le couplage donc quand épaisseur augmente F0 et Q augmentent
  18. 18. 18 MERCIOrsay, le 30 août 2011
  19. 19. 19 Etude bibliographique de la fabrication des micro-bobines 3D
  20. 20. Méthode de fabrication20 Wire-bonder Micro-moulage 3D sur substrat plan Lithographie (et micro-moulage) directement sur capillaire
  21. 21. Procédés de fabrication21 t≈49 jours t≈70,5min
  22. 22. 22

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