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Travail de Bachelor en Microtechniques Option : Physique appliquée Réalisation

Travail de Bachelor en Microtechniques Option : Physique appliquée Réalisation d’un incubateur d’hypoxie pour la culture de cellules Fait par Mattéo Meister Sous la direction de Prof. Luc Stoppini & Prof. Adrien Roux Laboratoire de Luc Stoppini Genève, le 15 Juillet 2020 Printemps 2020 Session de bachelor MICROTECHNIQUE – SUJET N° 71 REALISATION D'UNE CHAMBRE D'ANOXIE POUR LA CULTURE DE CELLULE Descriptif : Conception et construction d'un incubateur biologique miniaturisé reproduisant les conditions idéales pour la culture cellulaire et permettant d’étudier les phénomènes d’anoxie. Ce système intégrera la régulation de la température, de l’humidité et du taux de gaz (N2, O2, CO2). Dans le laboratoire, les incubateurs sont utilisés pour réaliser des cultures de cellules incluant des mesures en temps réels de paramètres nécessitant des appareils électroniques. L’atmosphère saturée en humidité permet d’intégrer difficilement certaines parties électroniques, ce nouvel incubateur répondra à cette problématique. Il permettra également de dédier un incubateur à une application, réduisant les risques de perturbation. Travail demandé : Sur la base de l’étude de faisabilité conduite durant le travail de semestre, il est demandé de retenir les solutions techniques dans le but de réaliser ultérieurement ce nouveau type d’incubateur. L’étude doit présenter : - Un état de l’art et une analyse fonctionnelle - Une analyse des solutions retenues et leurs justifications - Un cahier des charges du projet avec un échéancier adapté à la situation et aux contraintes - Identification des composants qui prendront place dans l’incubateur - Une caractérisation des principaux éléments (Gestion de la température, Control de la saturation en humidité, gestion du mélange et du control du taux de gaz) - Tests préliminaires des composants choisis - Etude de l’interface utilisateur (bouton, logiciel, …) - Etude de coût pour la fabrication en petite série - Etude de conception de l’incubateur (CAO) - Un prototype opérationnel (validé) A remettre : - La liste complète des composants utilisés pendant le projet de bachelor - Le rapport des tests réalisés sur les composants - Un prototype opérationnel Des travaux d’usinage sont-ils prévus ? ☒ OUI ☐ NON Si oui, quel est le temps estimé : ☒ 1 jour ☐ 3 jours ☐ >3 jours Documents à rendre : voir le fichier TIN_Memo_directives_travail_de_bachelor.doc qui vous est envoyé par email. Candidat : Professeur(s) responsable(s) : MEISTER MATTEO Luc Stoppini Filière :MT3 Option : Physique appliquée En collaboration avec : NA Travail de bachelor soumis à une convention de stage en entreprise : non Travail de bachelor soumis à un contrat de confidentialité : Non 1 Table des matières 1 Remerciements 6 2 Résumé 7 3 Introduction 8 4 État de l’art 9 5 Diagramme et schéma 10 5.1 Diagramme pieuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5.2 Schéma bloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 6 Cahier des charges 12 6.1 Gestion des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6.2 Gestion thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6.3 Gestion de l’humidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6.4 Électronique & Programmation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6.5 Sécurité & avertissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6.6 Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 7 Théorie 13 7.1 Théorie des gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 7.2 Théorie mélangeur de gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 8 Travail préliminaire 16 8.1 Incubateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 8.2 Mélangeur de gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 8.3 Électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 8.4 Électrique de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 8.5 Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 8.6 Sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 9 Travail réalisé 24 9.1 Incubateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 9.2 Température et humidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 9.3 Mélange des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 9.4 Électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 9.5 Électrique de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 9.6 Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 9.7 Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 10 Conclusion 56 11 Annexes 59 11.1 Schémas électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 11.2 Datasheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Management/ mt-2020-diplome-meister-memoire-pdf.pdf