Manipulation magnétique de micro-nageurs à flagelles

par Maxime Etievant

Projet de thèse en Sciences pour l'Ingénieur

Sous la direction de Nicolas Andreff et de Stephane Regnier.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de SPIM - Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) et de AS2M - Département Automatique et Systèmes Micro-Mécatroniques (equipe de recherche) depuis le 16-10-2017 .


  • Résumé

    Le travail de thèse proposé se place dans le cadre du projet de recherche collaboratif MULTIFLAG, supporté par l'Agence Nationale de Recherche, dans lequel sont associés ISIR (Paris), FEMTO-ST (Besançon) et ICube (Strasbourg). Le projet MULTIFLAG vise à développer une nouvelle génération de micro-robots pour des applications biomédicales, en milieu fluide tel que la moelle épinière, avec un pilotage par champ magnétique de ces dispositifs. Les contraintes d'intégration et le contexte in vivo rendent très complexes le développement de micro-robots mobiles autonomes, tant sur le plan décisionnel que sur le plan énergétique. En lieu et place, plusieurs auteurs ont proposé de concevoir le micro-robot comme un système passif piloté à distance par champ magnétique. Les sources d'énergie peuvent alors être extérieures, et simplement basées sur l'emploi d'aimants permanents ou de bobines, générant un champ magnétique variable traversant les organes jusqu'à agir sur le micro-robot. Les solutions actuellement proposées dans la communauté robotique pour la manipulation magnétique sans contact en milieu fluide s'appuient sur des robots « nageurs », équipés d'un flagelle unique, de forme curviligne ou hélicoïdale. Ce travail de thèse s'intéresse à la problématique de commande par champ magnétique de ces micro-robots à l'aide de sources de champ magnétique mobiles et d'intensités variables. L'objectif de cette thèse est de développer et valider expérimentalement des algorithmes de commande robotique permettant de contrôler plusieurs micro-nageurs à flagelles, destinés à terme à des gestes biomédicaux in vivo

  • Titre traduit

    Magnetic handling of flagellated micro-swimmers


  • Résumé

    The thesis work proposed in the framework of the collaborative research project MULTIFLAG, supported by the French National Research Agency, in which ISIR (Paris), FEMTO-ST (Besançon) and ICube (Strasbourg) are associated . The MULTIFLAG project aims to develop a new micro-robots generation for biomedical applications, in fluid medium like the spinal cord, with a magnetic field control of these devices. Constraints of integration and the "in vivo" context make the development of mobile micro-robots autonomous very complex, both in decision-making and energy. Instead, several authors propose to design the micro-robot as a passive system controlled by a remote magnetic field. The energy sources can be external and simply based on the use of permanent magnets or coils, generating a variable magnetic field passing through the organs allowing to action on the micro-robot. The solutions currently proposed in the robotic community for contactless magnetic handling in fluid field are based on robot "swimmers", equipped with a single flagella, curvilinear or helical. This work focuses on the problematic of magnetic field control of these micro-robots by using mobile magnetic field sources and variable intensities. The objective of this thesis is to develop and experimentally validate robotic control algorithms allowing to handle several flagellated micro-swimmers, destined in the long term to biomedical operations in vivo