Aug. 2, 2022-Imaginez être transporté dans la salle d’opération où votre équipe chirurgicale attend – le chirurgien, le anesthésiste et … un petit crabe robot.
Des scientifiques de la Northwestern University ont construit un crabe robot super petit qui pourrait un jour effectuer des tâches chirurgicales délicates-entrer dans votre corps pour suturer de petites ruptures artère, clair artères obstruées, ou traquer les tumeurs cancéreuses.
Le crabe à six pattes, d’un demi-millimètre de large, décrit dans un récent numéro de Robotique Scientifique, est le plus petit robot de marche télécommandé au monde. Il peut se plier, se tordre, marcher et sauter et est actionné à l’aide d’un laser télécommandé.
C’est l’une des dernières avancées de la recherche sur une décennie qui vise à créer des machines miniatures pour effectuer des travaux pratiques dans des endroits difficiles d’accès. Ce crustacé synthétique et d’autres « microrobots » peuvent aider les équipes chirurgicales plus tôt que vous ne le pensez, grâce aux progrès de la robotique et de la science des matériaux. Mais que doit-il se passer avant que cet avenir devienne réalité?
La fabrication d’un Crabe Robot
Fabriquer un crabe robot de la taille d’une puce est » assez simple”, déclare un ingénieur en bioélectronique John Rogers, PhD, qui a dirigé la recherche. “Il se compose de trois types de matériaux: un polymère, un alliage à mémoire de forme et du verre.”
Le polymère, un matériau de type plastique, est utilisé en microélectronique. Le deuxième composant, l’alliage métallique à mémoire de forme, est lié au polymère pour constituer les articulations et les jambes. Le troisième composant est une fine couche de verre appliquée sur tout l’extérieur du corps du robot.
“Le verre fournit un exosquelette. Cela donne une rigidité à l’ensemble du corps du robot”, explique Rogers.
L’opérateur du robot pointe un laser sur un endroit spécifique du crabe, déclenchant un mécanisme thermique qui fait bouger le robot.
“En le faisant briller sur certains membres, nous pouvons créer une démarche spécifique”, explique Rogers, expliquant que la chaleur “déplie » le crabe. Lorsque le robot refroidit, il reprend sa forme d’origine. Ce pliage et ce dépliage créent la locomotion – le crabe marche.
Rogers attribue à ses élèves le choix du crabe – ils ont aimé la façon dont il se déplaçait latéralement – mais il dit que n’importe quelle créature pourrait probablement être réduite.
Comment Allons-Nous Utiliser de Minuscules Robots en Médecine?
Alors que Rogers hésite à vendre trop fort toute utilisation médicale spécifique, les applications chirurgicales semblent les plus prometteuses pour cette technologie. Pour une utilisation au plus profond du corps humain, Rogers dit: “Vous voudriez probablement un nageur – comme un poisson. Il y a d’autres groupes qui travaillent sur les nageurs.”
Renée Zhao, PhD, professeur adjoint de génie mécanique à l’Université de Stanford, est l’un de ces scientifiques. Dans un nouveauCommunications sur la Naturearticle, elle et ses collègues rendent compte de leur » millirobot amphibie en origami sans fil compatible avec la filature. »(Dites cela cinq fois vite.)
Le mini robot – plus proche de la taille d’un bout de doigt – ressemble à un minuscule cylindre et présente un motif inspiré de l’origami qui se tord et se boucle. Il glisse à travers un liquide visqueux et sur des surfaces et des masses lisses (telles que des organes humains), roulant, retournant et tournant à l’aide d’un aimant à distance. Le pliage et le dépliage du cylindre servent de mécanisme de pompage et peuvent être utilisés pour l’administration ciblée d’un médicament liquide. Il pourrait, par exemple, transporter des médicaments dans le corps pour aider à arrêter hémorragie interne, dit Zhao.
“Nous améliorons le système en le réduisant davantage pour des applications biomédicales dans des environnements plus étroits tels que les vaisseaux sanguins”, dit-elle.
Dans leur article, Zhao et ses co-auteurs notent également que des mini caméras et des mini pinces pourraient être placées dans les millirobots pour effectuer endoscopie et biopsie les procédures, qui en théorie pourraient comporter moins de risques pour les patients que les techniques actuelles.
Mais il y a eu beaucoup d’essais et d’erreurs pendant la phase de conception du robot, dit Zhao.
” La partie la plus délicate est d’avoir une performance de nage optimisée“, dit-elle, car la densité du robot doit être très proche de la densité du liquide dans lequel il” nage ».
Quelle est la prochaine étape
À l’heure actuelle, le robot amphibie de Zhao est encore au stade des essais qui précèdent les tests sur les animaux. S’il franchit ces obstacles, il sera ensuite étudié dans des essais cliniques sur l’homme.
Cela signifie qu’il faudra probablement des années avant que les cylindres nageurs – ou les crabes robots, d’ailleurs – aident les équipes de chirurgie cardiaque ou suturent les organes.
” Il s’agit d’un travail exploratoire à un stade précoce », explique Rogers. “Nous essayons d’introduire des idées dans le cadre d’une communauté plus large de chercheurs poursuivant des technologies de micro-robotique, avec l’espoir qu’avec le temps, ces technologies mèneront finalement à des utilisations cliniques pratiques à des fins chirurgicales. C’est vraiment un point de départ.”