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STORMS - STOchastic Robotized Micro Sampling

Ingénierie et Architecture

STORMS développe une méthode pour échantillonner de manière aléatoire des sous-milligrammes de poudres. Un nombre suffisant d'échantillons permet de générer une distribution autour de la masse souhaitée et d’alimenter de larges campagnes de tests chimiques sur des plateformes HTE automatisées.

Manipulation et microdosage de poudres robotisé, une tâche qui nécessite dextérité et précision ( © HEIG-VD LaRa - Laboratoire de Robotique et Automatisation Industrielle).

Le test rapide des fonctionnalités de nouveaux produits chimiques à petite échelle, grâce à l'expérimentation à haut débit (HTE, high-throughput experimentation), augmente le taux de découverte de nouveaux ingrédients actifs. Malgré leur omniprésence, la plupart des outils d'expérimentation à haut débit développés jusqu'à présent sont limités en termes de vitesse et de précision lorsqu'il s'agit de manipuler de petites quantités de poudres. Cela est dû à la grande diversité des propriétés physico-chimiques des solides, telles que la morphologie, la taille ou la densité, ainsi qu’aux comportements potentiellement complexes liés à leur composition, leur adhésivité, leurs caractéristiques électrostatiques, ou encore leur tendance à l'agrégation.

Afin de permettre la création d'une nouvelle génération de dispositifs pour la préparation exacte et précise de micro-échantillons de poudres très diverses, une stratégie nouvelle et innovante est nécessaire.

Le projet STORMS met en avant une approche d'échantillonnage aléatoire qui permet de générer une librairie d'échantillons de poudres différentes avec des distributions de masse connues. Cela permet de recombiner les échantillons dans des campagnes de tests de réactions chimiques à large échelle avec une variabilité connue. Le prix payé par l'inexactitude des échantillons est largement compensé par la rapidité du procédé d'échantillonnage, qui fait que des campagnes de tests à large échelle soient toujours faisables et consistantes. En fait, le dosage exact des différents composants est la tâche la plus chronophage dans la préparation d'un expriment.

Pour obtenir un système de microdosage aléatoire efficace, il faut pouvoir échantillonner entre 0.1 mg à 10 mg de composantes, créer et gérer une base de milliers d'échantillons, développer une méthode d'échantillonnage apte à plusieurs types de poudres, développer un algorithme de recombinaison optimale des échantillons selon des proportions spécifiques, ainsi qu’une stratégie de gestion optimisée de la base d'échantillons.

Ce système offre également un moyen très propre et efficace de stocker des échantillons de poudre qui doivent être conservés dans des conditions très contrôlées, tels que des étalons analytiques ou des produits chimiques précieux.