Conception et fabrication d'un séparateur de particules hélicoïdal par impression tridimensionnelle

La miniaturisation des appareils médicaux est un domaine en pleine croissance. Les besoins médicaux augmentent en Occident et ailleurs, notamment en raison du vieillissement de la population. De plus, une nouvelle façon de penser la médecine axée sur la prévention prend de l'ampleur. Il en résulte un besoin grandissant d'appareils non seulement portatifs, mais aussi abordables et qui sont simples d'utilisation. Les appareils de diagnostics médicaux sont un bon exemple de ce besoin de miniaturisation. Un appareil diagnostic portatif et abordable aurait des avantages évidents sur l'engorgement des hôpitaux, par exemple. La première étape de la plupart des tests diagnostics est la concentration et la séparation de cellules. Les séparateurs de cellules sont des appareils encombrants pour lesquels la miniaturisation fait l'objet de recherche soutenue. La diélectrophorèse, la force appliquée sur une particule soumise à un champ électrique inhomogène, est une technique prometteuse pour servir de base à la séparation de cellules dans la nouvelle génération d'appareils médicaux portatifs. Le présent mémoire présente le processus de conception et de fabrication d'un séparateur de particules diélectrophorétique tridimensionnel (3D) fabriqué par impression 3D. La méthode d'impression 3D utilisée est l'écriture directe qui consiste en la déposition robotisée de divers matériaux par un processus d'extrusion à travers des embouts à l'échelle micrométrique. Spécifiquement, l'écriture directe a été utilisée pour déposer des matériaux fugitifs qui, une fois encapsulés, sont retirés pour laisser des canaux dans le matériau encapsulant. Deux matériaux ont été testés et le prototype final a été fabriqué en utilisant une encre fugitive faite de gelée de pétrole et de cire microcristalline. Le processus de conception a mené à la fabrication d'un séparateur de forme hélicoïdal par déposition de filaments d'encre fugitive sur des mandrins rotatifs. Une fois assemblés et connectés, ces filaments ont été encapsulés avec de la résine d'époxy et l'encre a été retirée afin de créer des microcanaux dans l'époxy durci. Grâce à son rayon de courbure constant et à sa forme compacte, le séparateur hélicoïdal est 20 % moins encombrant que les séparateurs diélectrophorétiques comparables. Le séparateur a été testé afin de quantifier sa performance et la séparation de particules de polystyrène de 4 et 10 μm de diamètre.