INSTITUT D`ÉLECTRONIQUE FONDAMENTALE

Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
Soutenance de Thèse
Mardi, 28 février 2017 à 14 h 30
C2N, Site d’Orsay, Bâtiment 220, Salle 44 (P. Grivet)
Sarah RISQUEZ – MicroSystèmes et NanoBioFluidique
Microsystème électrostatique tridimensionnel de récupération d'énergie pour alimenter un
stimulateur cardiaque sans sonde
Membres du jury : Mme Gaëlle LISSORGUES Rapporteur
Mme Isabelle DUFOUR Rapporteur
M. Skandar BASROUR Examinateur
M. Dimitri GALAYKO Examinateur
M. Bertrand BOUTAUD Invité
M. Pascal COUDERC Invité
M. Elie LEFEUVRE Directeur de thèse
Mme Marion WOYTASIK Co-encadrant de thèse
Résumé : Cette thèse s’inscrit dans un contexte d’activité en forte croissance dans le domaine des implants
médicaux, stimulé par de nombreux progrès dans le domaine des micro-capteurs et de la micro-électronique.
L’autonomie en énergie des implants demeure cependant un facteur limitant. Notre travail a pour objectif de
repousser les limites actuelles en termes de miniaturisation et de durée de vie. Il contribue au développement
d’une solution basée sur la récupération d’énergie mécanique du cœur pour alimenter durablement un
pacemaker miniaturisé sans sonde de nouvelle génération, dit « pacemaker leadless ». Le microsystème de
récupération d’énergie étudié est composé d’un résonateur mécanique de type masse-ressort associé à un
transducteur électrostatique. Il a pour particularité une architecture tridimensionnelle, dont la forme permet de
profiter au maximum de l’espace disponible dans la capsule cylindrique du pacemaker. L'utilisation de la
troisième dimension associée à un design original permet en outre d’obtenir un effet de multiplication de
fréquence qui doit conduire, d’après les modèles que nous avons développés, à des densités de puissance
nettement supérieures à celles présentées dans l'état de l'art. Pour réaliser ce microsystème tridimensionnel,
nous avons développé un procédé de fabrication additif qui repose sur des étapes de micro moulage d'un
matériaux structurel obtenu par croissance électrolytique (nickel), de croissance d'un matériau sacrificiel
(cuivre) et de polissage. L’identification d’imperfections géométriques dues au procédé et aux matériaux
utilisés nous a amené à améliorer la conception du transducteur. Par ailleurs, de nombreux verrous de
fabrication ont été levés au cours de cette thèse grâce à la mise en œuvre d’une instrumentation dédiée. Ce
procédé nous a permis de fabriquer un premier prototype tridimensionnel du micro-transducteur
électrostatique composé de 10 couches de nickel. D’autres métaux élaborés par croissance électrolytique
pourraient être envisagés pour réaliser des microsystèmes tridimensionnels, suivant les besoins de
l’application considérée. Afin d’anticiper d’éventuels problèmes de compatibilité des micro-dispositifs avec
l'imagerie par résonance magnétique, nous avons mis au point le procédé de croissance électrolytique d’un
matériau non-magnétique à base de nickel dopé au phosphore.
Mots clés : transducteur électrostatique, stimulateur cardiaque, récupération d'énergie, MEMS 3D,
fabrication additive, nickel phosphore
Vous êtes cordialement invités au pot qui suivra cette soutenance
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