Les sites de maladies multiples sont courants dans la pratique clinique. Dans le cerveau, par exemple, des vaisseaux sanguins obstrués peuvent provoquer des accidents vasculaires cérébraux, dans lesquels le manque d'oxygène endommage rapidement les cellules cérébrales. Si plusieurs vaisseaux sont bloqués, des zones critiques du cerveau peuvent être privées de sang, entraînant de graves dommages neurologiques, voire la mort, si elles ne sont pas traitées. Cela souligne le besoin urgent de technologies avancées pour traiter les conditions multi-sites.
Les robots souples à commande magnétique ont un potentiel important pour atteindre et traiter les zones du corps difficiles à atteindre. Ils peuvent faciliter l’administration ciblée de médicaments et favoriser le détournement des flux. L’utilisation de plusieurs robots pourrait permettre le traitement simultané de plusieurs sites, permettant ainsi de gagner un temps critique et de permettre des soins localisés.
Des scientifiques de l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents (MPI-IS) de Stuttgart, en Allemagne, se sont penchés sur ce problème. Ils ont développé un système robotique qui déploie de minuscules robots de cinq millimètres qui délivrent des médicaments ou redirigent le flux de fluide à plusieurs endroits à l'intérieur d'un réseau de lumières 3D, qui ressemble beaucoup à un réseau de vrais vaisseaux sanguins. Dans un article publié dans Avancées scientifiques, l'équipe du département d'intelligence physique montre comment plusieurs robots sont contrôlés indépendamment pour naviguer dans des lumières tortueuses et exercer leurs fonctions simultanément.
L'objet contrôlé est un robot magnétique en forme de stent, conçu pour s'adapter de manière flexible aux changements de lumière. Pour naviguer dans le réseau de lumières, le robot a besoin d’une forte force magnétique pour surmonter la friction et l’écoulement des fluides. Si la force est insuffisante, le robot ne peut pas avancer. En réduisant la force magnétique sur les robots indésirables tout en l'augmentant sur le robot souhaité, un robot peut pouvoir se déplacer tandis que les autres restent immobiles.
« À notre connaissance, il s'agit du premier cas de contrôle indépendant de plus de cinq robots dans des lumières 3D dans des conditions physiologiquement pertinentes », explique Chunxiang Wang, titulaire d'un doctorat. étudiant au département d'intelligence physique du MPI-IS et premier auteur de l'article « Heterogeneous Multiple Soft Millirobots in Three-Dimensional Lumens ». Le 6 novembre 2024, l’étude de recherche a été publiée sous forme d’article vedette dans Science Advances.
Le robot est contrôlé par un aimant permanent rotatif, avec des régions d'influence et de rotation proposées pour améliorer la convivialité. Placer l'aimant en dehors de la région d'influence désactive les robots indésirables, tandis que le positionner dans la région d'actionnement active le robot cible, offrant ainsi un contrôle intuitif à l'opérateur. En pratique, l'utilisateur saisit simplement les points cibles et un bras robotique utilise un algorithme de planification de trajectoire pour déployer automatiquement les robots, ce qui rend le système convivial et facile à mettre en œuvre.
Pour nous, c'était tout un défi de contrôler plusieurs robots magnétiques en même temps – après tout, toutes les pièces magnétiques sont affectées par le champ magnétique de la même manière. Notre travail fournit une solution pour l’actionnement de plusieurs robots, améliorant les applications sur diverses conceptions de dispositifs robotiques souples miniatures dans des environnements complexes. »
Tianlu Wang, ancien chercheur postdoctoral au Département d'intelligence physique du MPI-IS et actuellement professeur adjoint à l'Université d'Hawaï à Mānoa
« Le système proposé a le potentiel d'ouvrir la voie à un large éventail d'applications biomédicales en déployant un groupe de robots mous équipés de divers modules fonctionnels pour atteindre les zones difficiles d'accès au plus profond du corps humain pour une thérapie ciblée », explique Metin Sitti. , ancien directeur du département d'intelligence physique du MPI-IS et président de l'université de Koç.
