Een nieuwe magnetische tool maakt het mogelijk om kleine microrobots met hoge precisie binnen het lichaam te besturen. De tool kan de deur openen naar gerichte en minimaal invasieve medische behandelingen.
De Tuneable Magnetic End Effector (TME) is ontwikkeld door wetenschappers van het Robotics for Under Millimetre Innovation (RUMI)-lab van de Universiteit van Essex. De TME genereert magnetische velden die in- en uitgeschakeld, gevormd en gericht kunnen worden. Dit maakt het mogelijk zogeheten microrobots in het menselijk lichaam te besturen.
Microrobots zijn zeer kleine robots die in veel gevallen enkele micrometers (een miljoenste van een meter) tot enkele millimeters groot zijn. De robots zijn specifiek ontworpen voor het uitvoeren van taken die te klein zijn voor traditionele robots. In de medische sector kunnen microrobots onder meer worden ingezet voor het afleveren van medicatie op specifieke plekken in het lichaam. Denk echter ook aan het nemen van weefselmonsters of het uitvoeren van kleine chirurgische ingrepen.
Nauwkeuriger, minder schade en minder bijwerkingen
TME maakt het volgens de onderzoekers mogelijk om behandelingen rechtstreeks bij zieke en moeilijk bereikbare weefsels af te leveren, bijvoorbeeld bij kanker. De tool verbetert zo de nauwkeurigheid van behandelingen, vermindert schade aan gezond weefsel en beperkt bijwerkingen die vaak optreden bij traditionele methoden zoals chemotherapie.
De tool is door de onderzoekers gemonteerd op robotarmen. Het is mogelijk om de TME te combineren met op AI-agents gebaseerde besturingsmodellen. Deze combinatie maakt het volgens de Universiteit van Essex mogelijk medische apparaten, zachte robotische gereedschappen en groepen magnetische deeltjes op een gecontroleerde manier te besturen. In de toekomst voorzien de onderzoekers mogelijkheden voor clinici om draadloos bestuurde miniatuurapparaten te gebruiken voor operaties en gevoelige medische ingrepen.
‘Betrouwbaar’
Uit tests blijkt dat het TME-systeem betrouwbaar zijn magnetische veld kan in- en uitschakelen. Tijdens experimenten wisten onderzoekers kleine magnetische objecten door vertakkende paden te leiden, zachte magnetische robots te vormen en groepen kleine magnetische deeltjes te besturen.
Het is ook mogelijk om de TME’s te combineren. Een combinatie van twee TME’s stelde de onderzoekers in staat afzonderlijke gebieden te creëren met verschillende magnetische besturing in dezelfde ruimte, wat de flexibiliteit van het systeem vergroot.
Compacter, efficiënter en gemakkelijker te besturen
In tegenstelling tot de meeste systemen die constante elektrische stroom vereisen, maakt de TME gebruik van permanente magneten die kunnen worden verplaatst om het magnetische veld te veranderen. Dit maakt het systeem compacter, efficiënter en gemakkelijker te besturen, wat vooral voordelig is voor gevoelige medische toepassingen.
Dr. Ali Hoshiar, hoofd van het RUMI-lab: “Magnetische microrobotica biedt een veelbelovende weg naar preciezere en minder invasieve geneeskunde. Ons systeem biedt een nieuwe manier om miniatuurmagnetische apparaten met grotere flexibiliteit te besturen, waardoor we individuele gereedschappen, zachte robotische structuren en zelfs deeltjesswarmen binnen hetzelfde platform kunnen manipuleren. Op de lange termijn kan dit gerichte therapieën voor ziekten zoals kanker ondersteunen en nieuwe vormen van minimaal invasieve interventies mogelijk maken.”
De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications Engineering. Het team wil de technologie verder ontwikkelen en testen in realistischere medische omgevingen. Zo willen zij de magnetische besturing voor toekomstige microrobots in de gezondheidszorg verbeteren.
