Nous proposons dans le cadre de ce travail de thèse, une nouvelle approche de la détection non invasive de l’alcoolémie sanguine à l’aide de microcapteurs d’éthanol à base de SnO2. Cette méthodologie se base sur une détection indirecte de l’alcoolémie sanguine par une mesure des vapeurs d’éthanol émises par la perspiration cutanée suite à une consommation d’alcool. Afin de valider cette approche, il a fallu dans un premier temps démontrer la pertinence et la faisabilité de cette méthodologie de détection par la réalisation d’essais cliniques pilotes en collaboration avec une équipe médicale d’étude pharmacologique du CPCET Marseille. Les différentes mesures du taux d’éthanol réalisées dans les fluides biologiques tels que le sang et l’air expiré ont pu être précisément corrélées avec les mesures de vapeurs d’éthanol réalisées à travers la perspiration à l’aide de trois microcapteurs de gaz commerciaux à base d’oxydes métalliques intégrés à un bracelet. Ces dispositifs ont l’avantage d’être sensibles mais pas sélectifs à la nature du gaz détecté. Durant ces travaux, des couches sensibles de SnO2 ont été déposées par pulvérisation cathodique RF magnétron réactive sur un transducteur breveté par notre équipe, intégrant trois capteurs sur une même puce. L’optimisation des paramètres de dépôt et les analyses structurales des couches de SnO2, nous ont permis de réaliser un multicapteur d’éthanol démontrant des performances sous éthanol ; en termes de sensibilité sous atmosphère humide, de répétabilité et de temps de réponses et de recouvrement ainsi que du point de vue sélectivité / A new approach of a noninvasive detection of blood alcohol concentration using ethanol microsensors based on SnO2 Is developed in this work. The methodology is based on an indirect detection of blood alcohol concentration by measuring the ethanol vapor emitted through the skin perspiration after alcohol consumption. In order to validate this approach, first we demonstrated the relevance and the feasibility of this detection method by carrying out pilot clinical trials in collaboration with a medical team of pharmacological study of CPCET Marseille. The different measurements of the ethanol concentration carried out in biological fluids such as blood and exhaled air could be precisely correlated with the measurements of ethanol vapors performed through the perspiration using three commercial gas microsensors based on metal oxides integrated into a bracelet. . These devices have the advantage of being sensitive but not selective to the nature of the gas detected. During this thesis work, sensitive layers of SnO2 were deposited by reactive magnetron RF sputtering on a transducer patented by our team, integrating three sensors on the same chip. The optimization of the deposition parameters and the structural analyzes of the SnO2 layers, allowed us to develop an ethanol multi-sensor demonstrating performances under ethanol; in terms of sensitivity on humidity, repeatability and response and recovery times as well as from the point of selectivity

De nombreuses études récentes ont montré la présence de quantités élevées de polluants à l'intérieur de l'habitacle automobile. La solution proposée pour pallier ce problème est l'élaboration d'un capteur de gaz capable de détecter les polluants pénétrant à l'intérieur du véhicule, engendrant la fermeture des volets d'aération lors de l'observation d'un pic de pollution. Les micro-capteurs chimiques à oxydes métalliques sont les meilleurs candidats pour résoudre cette problématique : ils présentent une grande sensibilité à de nombreux gaz, des temps de réponse rapides, et leur coût de production est faible. Leur principal défaut est un manque de sélectivité. Les travaux de recherches effectués ont consisté à mettre au point un micro-dispositif intégrant un réseau multicapteur de gaz à détection conductimétrique : sur une même puce micro-usinée en silicium sont intégrées plusieurs couches sensibles différentes, visant à détecter sélectivement plusieurs gaz : le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde d'azote (NO2), l'ammoniac (NH3), l'acétaldéhyde (C2H4O) et le sulfure d'hydrogène (H2S). Pour se faire, trois axes d'études principaux se sont dégagés. La première partie de cette étude s'est portée sur la conception des micro-plateformes chauffantes à l'aide d'un outil de simulations numériques multiphysiques, pour optimiser, d'une part leur structure et leur géométrie afin d'atteindre les performances thermiques escomptées (optimisation du rendement thermoélectrique et minimisation d'interaction d'une cellule à l'autre), et d'autre part les performances thermomécaniques compte tenu de la possibilité d'utiliser un mode de fonctionnement des capteurs en transitoires thermiques rapides. Le modèle obtenu a été validé par comparaison à des mesures physiques. Celui-ci nous a permis d'améliorer le comportement thermique à la surface de la membrane et de réduire les coûts de fabrication en simplifiant le design. La fabrication en centrale technologique de la plateforme multicapteurs a ensuite été réalisée en tenant compte des améliorations proposées par la modélisation. Une étude spécifique sur l'intégration dans le procédé d'une technique industrielle des dépôts des matériaux sensibles par jet d'encre a été menée. Nous avons ainsi mis au point une méthode permettant de déposer rapidement et à bas coûts plusieurs couches sensibles (ZnO, CuO et SnO2) sur une même structure de détection. Enfin, nous avons procédé à l'élaboration d'un système décisionnel, comprenant deux éléments : la mise au point d'un profil optimisé de contrôle des résistances chauffantes et sensibles permettant d'améliorer la sensibilité, la sélectivité et la stabilité, et une analyse multivariée des données. Il a de ce fait été possible de détecter sélectivement la plupart des gaz ciblés (seuls et mélangés) à de faibles concentrations (0,2 ppm de NO2, 2 ppm de C2H4O, 5 ppm de NH3 et 100 ppm de CO).