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Interactions Multi Échelles

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Contexte

Les microrobots mobiles est un domaine de recherche hautement prometteur. Le fil conducteur est de créer des micro-structrures non-attachés capables de naviguer et d’effectuer des tâches spécifiques de manière non invasive dans des sites difficiles d’accès, comme les organes in-vivo, ou à l’intérieur de dispositifs microfluidiques confinés, in-vitro, par exemple pour manipuler des cellules vivantes. Outre les applications axées sur la biologie, il existe également des cas d’usages plus classiques tels que l’assemblage et la caractérisation de petits échantillons et de micromachines. 

Les techniques de fabrication à l’échelle microscopique sont relativement récentes, et l’actionnement et l’instrumentation sans fil des microrobots constituent un véritable défi. La technologie actuelle n’est pas encore suffisamment avancée pour fabriquer des systèmes autonomes de moins d’un millimètre dotés de toutes ces caractéristiques. Il existe cependant des phénomènes physiques qui peuvent être exploités pour propulser et contrôler à distance de tels dispositifs. 

Les objectifs

Nous étudions et développons :

Nous nous concentrons principalement sur deux technologies d’actionnement : magnétique et optique. Nous travaillons également sur la détection basée sur la vision, le contrôle et la téléopération haptique de tels systèmes.

Technologie d’actionnement magnétique

La possibilité de contrôler des capsules magnétiques fabriquées à une micro-échelle ouvrirait un large éventail d’applications. Les cavités du corps peuvent être atteintes : des fluides stagnants peuvent être trouvés dans la moelle épinière, le cerveau et le crâne ou les yeux et des flux à faible vitesse existent dans les voies urinaires ou les capillaires par exemple. Pour développer de telles applications futures, une nouvelle génération de microrobots capables de nager efficacement dans un fluide visqueux à très faible nombre de Reynolds est développée.

6DoF Magnetic control of Helical microswimmers

En savoir plus : Multiflag, conception et contrôle de micro-nageurs à flagelles multiples entraînés par des aimants mobiles.

Technique d’actionnement optique

Nous utilisons le pouvoir de la lumière pour manipuler des cellules et des molécules, et laissons l’utilisateur contrôler et ressentir l’interaction du bout des doigts.

Optobots : Laser-actuated 6DoF microrobots. 

En savoir plus : Robots optiques interactifs : un nouvel instrument pour la biologie

Partenariats et collaborations

Contexte

La chirurgie ambulatoire permet au patient de regagner son domicile le jour même de son intervention. Cette chirurgie apporte de nombreux bénéfices aux patients comme aux professionnels de santé, en termes de qualité des soins et d’organisation. La chirurgie dite « mini-invasive » est l’une des techniques permettant aux patients d’avoir un temps d’hospitalisation réduit voire d’être pris en charge en ambulatoire.

Le chirurgien pratique de petites incisions (quelques millimètres) qui permettent l’introduction d’une caméra et des instruments opératoires. La manipulation des instruments de chirurgie mini-invasive est compliquée et éprouvante pour le chirurgien : la dextérité est réduite, le champ de vision est limité, la perception des efforts entre les organes et les instruments est considérablement dégradée.

Tous ces facteurs conduisent à ce que la chirurgie mini-invasive est sous utilisée dans la pratique clinique.

Des interfaces modulaires pour faciliter la chirurgie mini-invasive

Cockpit Chirurgical, Projet Fédérateur, ISIR

L’objectif principal de ce projet est de démocratiser la chirurgie mini-invasive en proposant aux chirurgiens différents modules technologiques combinables entre eux. Il s’agit d’assister le chirurgien en facilitant les gestes et la perception des organes pour qu’il opère de façon mini-invasive aussi facilement qu’en chirurgie ouverte.

Cockpit Chirurgical, ISIR

Ces modules sont conçus pour s’intégrer pleinement dans le parcours de soin et la pratique courante. Pour cela nous adressons tout particulièrement la question des interfaces et des interactions Chirurgien-Machine.

Les principaux thèmes de recherche portent sur :