Développement d’un microcapteur pour l’alerte fongique et la mesure de concentration massique de bioaérosols

Ce travail de recherche s’inscrit dans la continuité de trois thèses en collaboration entre le CSTB,
le CERTES/UPEC et l’ESYCOM/ESIEE sur le développement d’un capteur de microparticules massiques
pour analyser la qualité de l’air sous l’angle de la pollution particulaire.
Dans le cadre de la thèse de Brice Berthelot (Berthelot, B., 2015), les premières bases de conception d’
un micro-capteur dédié à la surveillance des particules de l’air intérieur ont été établies, en s’attachant à la
conception et à la modélisation d’une microbalance MEMS capable de mesurer en temps réel de la masse
de particules déposées à sa surface. Une deuxième thèse, d’Ugur Soysal, intitulée « Étude et conception
de microbalances MEMS pour la détection d’aérosols dans les environnements intérieurs », a conduit au perfectionnement,
à la fabrication et aux tests des microbalances. Une preuve de concept pour mesurer
la masse déposée à l’aide de microbalances MEMS en silicium a été démontrée. Un dispositif de micro-impaction pour
l’échantillonnage de particules a été développé et des fonctionnalisations de surface (via micro/nanostructuration
du silicium) ont été étudiées pour améliorer l’efficacité de la collecte. Une troisième thèse d’Antonella Al
Najjar, « Développement de surfaces pour optimiser la collecte des aérosols par micro-impaction et
régénération de surface : Application aux bioaérosols », visait à étudier les propriétés spécifiques d’adhésion et de collecte des bioaérosols sur des surfaces fonctionnalisées et microstructurées. Au
cours de ces travaux, des propriétés spécifiques de collection et des démonstrations de régénération de surface
ont été réalisées.
Dans le but de créer un dispositif intégrant la mesure de masse par classe de taille (PM1,
PM2,5) et l’alerte fongique basée sur la quantité d’aérosols collectés sur une surface hydrophobe,
la future thèse portera sur l’optimisation de la collecte pour différentes tailles de particules, intégrant
des fonctions fonctionnalisées. surfaces sur microbalances et étude des surfaces hydrophobes.
Objectifs principaux
Les différentes tâches de ce travail comprendront :
1. Étudier l’impaction en fonction de paramètres et de la forme de motifs structurés sur
une surface.
2. Réaliser des collectes de fractions granulométriques en optimisant le diamètre de coupure des
micro-impacteurs et les propriétés de surface.
3. Intégration de ces surfaces dans un capteur d’aérosol par impaction.
4. Étudier les surfaces hydrophobes permettant l’adhésion préférentielle des particules fongiques
et le détachement (par exemple en faisant varier la fréquence d’actionnement des microbalances) des
particules hydrophiles.

Ainsi, un prototype de capteur pourrait être proposé pour la mesure simultanée de la concentration de particules
et l’alerte de présence fongique en continu in situ, en temps réel, aussi bien en intérieur qu’en intérieur.

environnements extérieurs.

Les travaux proposés poursuivront les études sur les surfaces fonctionnalisées et micro/nanostructurées
des microbalances MEMS et leurs propriétés de collecte, en les intégrant dans un
capteur spécifique pour la mesure en temps réel des concentrations massiques de particules. Cette thèse sera

apporter de nouvelles connaissances sur la régénération hydrophobe de surfaces spécifiques en fonction de l’hydrophobie
/hydrophilie des aérosols. Ces propriétés seront identifiées et exploitées pour

la réalisation d’un capteur spécifique pour la détection des aérosols fongiques. Les travaux feront l’objet d’
au moins une publication scientifique dans une revue à comité de lecture.