*FONCTION du système:
Permettre par le moyen de différents canaux d'acheminer l'échantillon à analyser vers le faisceau d'un laser.
PRINCIPE :
Le système fluidique de notre cytomètre se compose de tuyaux flexibles en plastique dans lesquels vont circuler le bleu de méthylène et les bulles d'air injectées à l'aide d'un pousse-seringue. Au niveau de la partie qui va être traversée par le faisceau laser, les tuyaux arrondis posent problème car la surface rencontrée par le laser n'est pas plane. Ainsi, elle risque de dévier une partie du rayon incident qui ne stimulera pas le capteur.
Nous devons également nous assurer d'avoir un débit de fluide constant afin de permettre à l'arduino de relever à temps les valeurs que lui envoit le capteur de laser, ici une photodiode.
SOLUTIONS TECHNIQUES PROPOSEES :
Semaine du 10/03/2014:
- Pour que le laser rencontre une surface plane, nous avons décidé de construire nous-même une cuve rectangulaire transparente. Nous avons essayé de récupérer des cuves de spectromètre mais leurs dimensions étaient trop grandes par rapport au dimension du canal que nous voulions construire. Valériu et moi-même sommes donc allés voir Laurent Texeira de la licence de physique de l'UPMC pour chercher dans son stock de matériel ce qui aurait pu nous servir. Il nous a alors conseillé de découper un emballage rectangulaire qui présentait des créneaux sur une de ces faces et qu'il avait à disposition, c'était un emballage en plastique mou dans lequel on pouvait aisément couper. On a donc pu découper dans la partie crénelée deux demi-parallélépipèdes rectangles que nous avons collés avec de la glue. Cette cuve est ensuite connectée aux tuyaux flexibles par des embouts thermorétractables que nous avons rétrécis grâce à un souffleur à air chaud. Nous avons tester l'étanchéité de cette cuve qui était parfaitement étanche mais les parois se sont retrouvées salies par des traces de colles et elles n'étaient pas complètement transparentes, car un peu teintées en bleu. Nous avons donc pensé à utiliser les techniques de microfluidique. Sur une plaque de plexiglas, on fraise un sillon droit rectangulaire de hauteur et largeur 1mm et de longueur encore indéterminée. Puis on colle contre cette dernière une deuxième plaque de plexiglas avec de l'acétone. L'acétone va faire fondre le plastique qui va pouvoir se coller. On obtient ainsi un canal rectangulaire dont les côtés sont des surfaces planes sur lesquelles le laser pourra frappé sans être dévié.
- Ensuite, nous avions plusieurs idées pour faire circuler le liquide dans nos tuyaux. Soit nous utilisons une pompe d'aquarium que nous devons alors acheter soit nous essayons de modéliser par nous même une pompe à l'aide de l'imprimante 3D. Nous avions choisi en premier lieu de modéliser la pompe à cavité progressive. Mais elle est techniquement inabordable pour notre niveau. Et nous nous étions dit qu'il aurait été préférable de construire par nous-même plutôt que d'avoir recours à l'achat aussi facilement.
cuve rectangulaire
sillon fraisé
découpe des plaques de plexiglas
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a5/Progressive_cavity_pump_animation.gif
Semaine du 17/03/2014 : Nous avons alors décidé d'utiliser un pousse-seringue. M.Dupuis nous a montré des modèles simples de pousse-seringue de son laboratoire.
pousse-seringue
M.Texeira nous a fourni les tiges guides et filetée nécessaires à faire notre pousse-seringue. Nous avons vu avec lui plus en détail l'emboîtement de chaque pièce.
Les deux tiges guides sont fixées aux deux pièces fixes des deux extrémités du pousse-seringue. On pourra faire un taraud dans les pièces fixes afin de faire passer une vis qui maintiendra les tiges guides dans les pièces fixes. La pièce du milieu est amovible et est traversée par une tige filetée. On pourrait faire un taraud dans cette pièce afin de faire passer la tige filetée. Mais nous craignons que le mouvement de frottement du métal sur le plastique ne l'abîme. Alors nous avons pensé à insérer une pièce métallique à l'intérieur de la pièce centrale, nous pouvons ainsi tarauder la pièce métallique. Ou nous pouvons fixer un écrou à l'intérieur de la tige centrale, c'est cette solution, plus simple, que nous avons choisi.
schéma explicatif simple du pousse-seringue
Se reporter à la partie modélisation pour plus de détails et les changements techniques effectués
conception_3d
Nous avons rencontré un problème pour la mise en place de la tige filetée: une de ses extrémités doit pouvoir tourner dans le vide mais tout en étant fixée à l'ensemble. Nous avons utilisé une pièce métallique ronde qui contenait en son centre une autre pièce métallique pouvant tourner. Nous avons fixé le tout avec du scotch.
* Nous devons ensuite nous intéresser au débit volumique de notre fluide. Le débit doit être assez lent pour permettre à l'arduino de pouvoir distinguer les bulles. Le groupe arduino nous a demandé un débit faible pour permettre à leur programme de relever les valeurs et de faire les calculs. En effet, d'après leur concept, on décide de prendre une moyenne de 5 valeurs de tension. Si cette moyenne dépasse un seuil, l'arduino comptabilise 1 bulle. On prend une moyenne de valeur car toutes les bulles n'ont pas la même taille. Cela évite à l'arduino de compter plusieurs fois la même bulle: s'il n'y a aucune bulle, le compteur ne comptabilise rien, s'il y a une bulle, l'arduino comptabilise 1 bulle et il compte toujours la même bulle si en faisant la moyenne des valeurs il obtient un résultat supérieur au seuil. C'est-à-dire que la bulle est toujours présente. Il faut 5 ms entre chaque valeur de tension, on a 5*4=20 ms de temps incompressible pour relever les valeurs. Puis, il faut un temps à l'arduino pour calculer la moyenne. On estime ce temps à 10 ms, ce qui nous fait en tout 30 ms.
semaine du 24/03 et 31/03:
tâches effectuées:
* présentation en groupe entier
* calcul du débit
* calcul de la vitesse maximale du fluide dans le canal
* ainsi détermination de la vitesse du moteur du pousse-seringue 1
* mesure et détermination des dimensions des tiges du pousse-seringue 1
* tiges sciées
* plaques de plexiglas coupées aux dimensions, en attente d'être fraisée 09/04/2014; changement de dimensions du canal 2 mm de largeur au lieu de 1 mm pour éviter que le faisceau du laser ne diffuse sur les bords du canal et parce que l'équipe optique ne peut obtenir un diamètre de faisceau plus petit qu'un mm avec le diaphragme; dimensions des plaques 6*14cm (données arbitraires)
* en attente de la modélisation des pièces du pousse-seringue pour procéder à l'assemblage entier du pousse-seringue.
semaine du 07/03:
* plaques de plexiglas fraisées
* en attente de la modélisation des pièces du pousse-seringue
* de la modélisation de la boite finale
semaine du 28 avril:
* collage des plaques de plexiglas à l'aide de l'araldite et de la glue
* assemblage du premier pousse-seringue (manque de temps pour en faire un deuxième)
* mise en place des éléments dans la boite finale
* Compte rendu final commun effectué en groupe
ESSAIS ET RESULTATS :
* Nous avons effectué plusieurs essais de fraisage sur le plexiglas. La première tentative a été infructueuse, nous avons utilisé une fraise rectangulaire de 1mm de diamètre. Mais nous avons réglé la vitesse de rotation à son maximum, ce qui a complètement ruiné le sillon: les débris de plexiglas n'ont pas eu le temps de s'évacuer, ils se sont au contraire agglutiné sur la fraise. Celle-ci érodant au fur et à mesure le sillon tracé. Notre deuxième tentative a été plus satisfaisante mais nous avons seulement tracé un sillon sur une petite longueur. Le problème suivant a été soulévé : le passage de la fraise peut ne pas rendre une surface complètement lisse. C'est une hypothèse à vérifier lorsque l'on refera le sillon sur une plus grande longueur. Ces essais nous ont permis d'apprendre à utiliser la technodrill du pmclab.
* Nous collaborons avec le groupe de modélisation qui s'occupe de nous fabriquer les pièces en plastique du pousse-seringue : les pièces fixes aux extrémités, la pièce centrale amovible, la base sur laquelle repose le tout.
* Résultat du canal satisfaisant, transparence et forme attendue ok
CONCLUSIONS:
La partie fluidique s'est ainsi occupée de la tuyauterie du cytomètre et de la partie mécanique du pousse-seringue.
AMELIORATIONS:
Pour pouvoir fixer le roulement à bille, nous avons remplacé le scotch en intercalant le roulement à bille entre deux écrous
Le plexiglas peut être collé avec de la glue, pas besoin d'acétone.
Par détermination de la vitesse maximale du moteur, on peut s'assurer que l'arduino sera capable de compter correctement le nombre de bulles. Le problème du temps incompressible nécessaire à l'arduino pour compter les bulles est donc résolu.
Tâches à accomplir pour la prochaine fois:**
