Vers un implant cochléaire robotisé
En raison de leur capacité à utiliser les ions qui se trouvent dans les fluides corporels [1] pour fonctionner, les actionneurs/capteurs à base de polymères conducteurs ont un rôle majeur à jouer dans le domaine médical. En termes de performances, on obtient lors d’actionnements à des tensions électriques inférieures à 2,5V des déformations de quelques % du matériau conduisant à des enroulements de micro poutres (20mmx0.5mmx0.03mm) comme illustré sur la figure 1.a. tandis que les forces générées sont légèrement inférieures au mN. Afin d’exploiter pleinement le potentiel de ces polymères conducteurs, l’IEMN a développé toute une technologie d’intégration de ces matériaux dans des structures souples pour réaliser des MEMS (microsystèmes électromécaniques) souples.
Cette technologie est mise actuellement en œuvre pour robotiser un implant cochléaire dans le projet ROBOCOP [2]. Il s’agit ici de répondre à un besoin du chirurgien qui n’a aucune perception de ce qui se passe dans la cochlée pendant qu’il procède à l’insertion manuelle, or une insertion ratée ou incomplète peut entraîner de mauvaises performances auditives post-opératoires. L’objectif est donc de faciliter l’insertion de l’implant en limitant au maximum le frottement de ce dernier contre la paroi externe de la cochlée qui se présente comme un tube spiralé (Vidéo 1). Plusieurs options sont envisagées : la première est de réguler la tension de l’actionnement pour que lors de sa progression, l’implant ne touche quasiment pas les parois de la cochlée, la seconde est d’utiliser le mode capteur du polymère conducteur afin de détecter un frottement excessif puis ensuite d’employer la propriété d’actionnement pour rabattre l’implant vers l’axe central de la cochlée. Les électrodes de stimulation traditionnelles, trop rigides, ne pouvant être utilisées en l’état, l’IEMN a réalisé des électrodes de stimulation souples innovantes (Vidéo 2) compatibles avec les forces produites par les actionneurs à base de polymères conducteurs. Des tests d’insertion dans des fausses cochlées (Vidéo2) sont en cours et les premiers résultats sont très prometteurs [3].
Figure (a) réponse de l’actionneur à une excitation électrique
Figure (b) Configuration du prototype d’implant proposé
Vidéo à découvrir
Simulation de l’insertion d’un implant cochléaire pour identifier les zones de contact dans la cochlée à différentes étapes du processus
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Vidéo à découvrir
Actionneur avec une électrode de stimulation en SU-8: actionneur sous tension plaque l’électrode de stimulation contre la paroi interne de la cochlée
Références :
[1] L. Seurre et al., “Behavior of conducting polymer-based micro-actuators under a DC voltage,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 380, p. 133338, Apr. 2023, doi: 10.1016/j.snb.2023.133338.
[2] Projet ROBOCOP : LPPI (CY Cergy Paris Université), Institut de l’audition, INRIA (Lille-Nord Europe), Oticon Medical. https://anr.fr/Projet-ANR-19-CE19-0026
[3] A. Itawi et al., « Smart Electrode Array for Cochlear Implants, » 2023 IEEE 36th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), Munich, Germany, 2023, pp. 452-455, doi: 10.1109/MEMS49605.2023.10052348.
Contacts : Eric Cattan, Sofiane Ghenna, Sébastien Grondel et Caroline Soyer
