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Energie : Ingénieur ou PostDoc Systèmes de piles à combustible
AS2M : Contrôle de trajectoire en boucle fermée par diélectrophorèse et mesures d’impédances
Contexte
L’institut de recherche FEMTO-ST (CNRS) innove dans des solutions technologiques de pointe pour la fabrication de biomédicaments (médicaments dont le principe actif est d’origine biologique), en faisant appel à une équipe pluridisciplinaire ayant des compétences en robotique, automatique, informatique, microfluidique, microsystème, ou encore en fabrication salle blanche. Nous recherchons des personnes curieuses, avec un bon bagage scientifique et désirant s’épanouir dans le monde de la recherche et de l’innovation.
Description du poste
La production de biomédicament nécessite la capacité de déplacer de manière contrôler des cellules biologiques. Parmi les différentes méthodes de manipulation, les méthodes de manipulation sans contact par champs de force [5] permettent d’interagir avec les objets biologiques sans contact direct. Elles évitent ainsi toutes les problématiques de contamination biologique, garantissant la stérilité des cellules et du milieu liquide dans lequel elles évoluent. Le but de ce poste est de réaliser un dispositif permettant le contrôle de trajectoire en trois dimensions de cellule biologique par champ électrique en utilisant les champs électriques comme methode d’actionnement et de mesure. Pour l’actionnement, les champs électriques ont déjà été utilisés à travers le phénomène de diélectrophorèse [4] pour manipuler les cellules au sein de puce microfluidique. De précédant travaux au sein du département AS2M [2] ont permis de montrer la possibilité de contrôler précisément la trajectoire d’objets en deux dimensions par diélectrophorèse en utilisant un contrôle en boucle fermée basée sur un retour visuel. Toutefois, la mesure par vision entraine des limitations en termes de champ de vision, de vitesse d’acquisition des données et de traitement de l’information. Nous sommes donc intéressés pour remplacer la vision par la spectroscopie d’impédances [3]. Des travaux préliminaires [1] ont permis de valider ce principe comme méthode de mesure. La réalisation d’un dispositif de contrôle de trajectoire de cellules biologiques utilisant les champs électrique comme moyen d’actionnement et de mesure constitue à la fois un défi technique et scientifique qui permettrait l’étude des interactions cellulaires, l’amélioration de la productivité des médicaments de thérapie innovantes et de leur accessibilité.
Tâches
Dans le cadre de ce poste, vous serez amené à réaliser à la fois des études théoriques (pour la modélisation des différents phénomènes physiques et la réalisation d’étude par simulation) ainsi que des études expérimentales nécessitant la réalisation et la conception de système électrique et mécanique, l’implémentation d’algorithme de commandes et l’analyse de données. Vous devrez également manipuler des objets biologiques et travailler en salle blanche. Vous ferez partie d’une équipe d’ingénieurs, post-doctorant, doctorant, chercheur et enseignant chercheur avec des compétences complémentaires sur lesquelles vous pourrez vous appuyer. De manière plus détaillée, les tâches que vous serez amenés à réaliser sont :
• Étudier les méthodes existantes dans la littérature pour l’actionnement et la mesure par champ électrique
• Caractériser les couplages et l’influence de l’actionnement sur la mesure pour proposer une méthode permettant d’effectuer les deux simultanément
• Proposer une loi de commande performante permettant le contrôle de la trajectoire de plusieurs objets en simultanés
• Concevoir un dispositif expérimental (partie mécanique, électronique, programmation) et des puces microfluidiques
Compétences
Nous cherchons une personne titulaire d’un master, d’un diplôme d’ingénieur ou d’un doctorat en robotique, automatique, physique ou microfluidique. Les compétences ci-dessous ne sont pas obligatoires mais constitueraient un atout pour le candidat :
• Connaissances en biologie
• Connaissances en électrostatique et une bonne compréhension des équations de Maxwell
• Modélisation et commande des systèmes non-linéaires
• Expériences en microfluidique
AS2M : Microbot à logique elastocapillaire pour la manipulation cellulaire
Contexte
L'institut de recherche FEMTO-ST (CNRS) innove dans des solutions technologiques de pointe pour la fabrication de biomédicaments (médicaments dont le principe actif est d'origine biologique), en faisant appel à une équipe pluridisciplinaire ayant des compétences en robotique, automatique, informatique, microfluidique, microsystème, ou encore en fabrication salle blanche. Nous recherchons des personnes curieuses, avec un bon bagage scientifique et désirant s'épanouir dans le monde de la recherche et de l'innovation.
Description du poste
La possibilité de combiner un grand nombre de microrobots sur une puce fluidique pourrait avoir un impact considérable sur la manipulation des cellules. En effet, des milliers de microrobots parallèles travaillant ensemble et capables de saisir, d'injecter et d'isoler des cellules individuelles pourraient considérablement accélérer les thérapies innovantes nécessitant de traiter des millions de cellules en un court laps de temps. Malheureusement, les microrobots actuels dépendent de système macroscopique externe pour la localisation, le calcul et l'actionnement. Ces equipements limitent le nombre maximal de microrobot pouvant être placé à l'intérieur d'une puce microfluidique à typiquement 2 ou 3. Ce postdoc vise à résoudre ce problème en intégrant la détection et la programmabilité à l'intérieur de la puce microfluidique sur une surface de quelques micromètre carré. Ce faisant, un grand 1 nombre de microrobots autonomes (uniquement alimenté en puissance) pourraient être fabriqués directement à l'intérieur d'une puce microfluidique. Pour ce faire, l'approche que nous avons choisie est d'utiliser la microhydraulique. En effet, il a été démontré qu'un actionneur à piston de 100 µm était particulièrement puissant et compact [1]. Cependant l'amplification et la réalisation de circuit logique basé sur un signal de pression reste un dé_ décisif à cette échelle [2]. L'objectif du postdoctorant sera de démontrer que l'effet élastocapillaire peut être utilisé pour construire un transistor à pression hydraulique capable d'amplifier et de calculer. L'effet élastocapillaire se réfère à tous les phénomènes où la force de tension superficielle - survenant à l'interface des fluides - interagit avec un solide élastique. Ces effets deviennent prédominants à petite échelle et sont naturellement non linéaires avec une hystérésis élevée, ce qui les rend particulièrement adaptés à l'amplification d'un signal, !
Tâches
La personne recrutée réalisera les tâches suivantes:
• Examiner les différents scénarios d'élastocapilarité possible pour amplifier un signal de pression.
• Concevoir et caractériser un transistor de pression basé sur l'élastocapilarité.
• Démonstration du premier microrobot sur une puce à fluide avec un comportement autonome préprogrammé.
Chacune de ces étapes donnera lieu à une publication.
Compétences
Les candidats potentiels doivent être titulaires d'un doctorat dans l'un des domaines suivants (sans préférence) : robotique, physique, microuidique ou contrôle. Ils doivent également avoir une certaine expérience en sciences expérimentales.
Les compétences suivantes ne sont pas obligatoires mais constitueraient un atout pour les candidats :
• Expérience de la tension superficielle.
• Fabrication en salle blanche
• Simulation par méthodes des éléments finis, en particulier appliqué à la mécanique des fluides
bioimp.recrutement@femto-st.fr
