Un nuovo dispositivo per analisi microcalorimetriche nel settore biologico: DSC-MEMS

Il seguente lavoro di tesi di dottorato àƒ¨ inerente alla progettazione, modellizazione, caratterizzazione di uno sensore MEMS (Micro Electro Mechanical System) per misure calorimetriche su cellule. Sono stati progettati diversi dispositivi simulandone, in diversi casi, le scelte progettuali atte a migliorare le caratteristiche del sensore. Sono state simulate anche scelte che a causa della tecnologia usata non sono state applicate, ma con tecnologie differenti potrebbero andare a migliorare il sensore. In conclusione tutte le scelte progettuali indagate, ed in alcuni casi anche applicate ad un dispositivo realizzato, si possono suddividere in tre tipologie di scelte: scelta di materiali, scelta di soluzioni tecniche per ridurre la dispersione termica e scelte per incrementare il segnale direttamente dal dispositivo Dopo aver progettato e simulato i dispositivi sono andato studiare un metodo per poter rilevare il segnale elettrico adatto ad acquisire intensitàƒÂ  molto basse. Lo studio àƒ¨ partito da semplici amplificatori e poi si àƒ¨ rivolto a metodi atti a minimizzare il rumore come lࢠamplificatore ad aggancio di frequenza coordinato con lࢠoptical chopper e con lࢠelectrical chopper. Questi sistemi alla fine sono stati studiati in modo tale da ottenere una massimizzazione del segnale. Sono stati caratterizati i dispositivi realizzati, andando a cercare la minima potenza termica sensibile da questi. I risultati sono che utilizzando le tecniche sopra descritte, sono riuscito a misurare potenze dellࢠordine dei 25 nW valore molto promettente. I dispositivi sono stati testati anche in liquido e i risultati ottenuti dimostrano che non ci sono effetti di cortocircuitazione tra gli elettrodi e quindi possono essere usati tranquillamente in ambiente acquoso. In conclusione in questo lavoro di dottorato àƒ¨ stato sviluppato un dispositivo atto a misurare potenze termiche erogate dellࢠordine di decine di nW, si sono identificati ed ottimizzati processi di self-reparing per ripristinare dispositivi non conformi al progetto, si sono identificate delle metodologie per effettuare la caratterizzazione dei dispositivi applicabili poi in seguito anche alla misura vera e propria, àƒ¨ stato intrapreso lo studio di una ottimizzazione del processo per la fabbricazioni di barriere da fotopolimerizzazione al laser e sono state proposte delle soluzioni, testate solamente via simulazione ad elementi finiti, che garantirebbe degli incrementi sulla intensitàƒÂ  del segnale notevoli.