Microrobots a Controllo Magnetico: Tecniche di Guida e Applicazioni Biomediche

The thesis begins with a mention of the history of surgery over the past century, which has been profoundly changed by the technological advancements of each period. This allows us to understand the evolutionary process that led to the emergence of the concept of miniaturized autonomous devices, but more importantly, the potential of this technology in revolutionizing the medical field. The second chapter addresses the challenges that arise when operating at the microscopic level, introducing the fundamental concept of the Reynolds number and the current technological limitations in the design of microscale devices. In the third chapter, we focus on a specific class of microrobots, those with magnetic actuation (currently the most promising); specifically, we explore the most commonly used materials, the main actuation devices, and the fabrication designs. In the fourth chapter, we introduce the concept of independent control, which is essential for the effective cooperation of a group of microrobots, and we explore an independent control system for two magnetic microrobots.

La tesi si apre con un accenno alla storia della chirurgia dell'ultimo secolo, profondamente cambiata dall'avanzamento tecnologico di ciascun periodo. In questo modo possiamo capire il processo evolutivo che ha portato alla nascita del concetto di dispositivo autonomo miniaturizzato, ma soprattutto il potenziale, di questa tecnologia, nel rivoluzionare l'ambiente medico. Il secondo capitolo tratta le problematiche che insorgono quando si vuole operare a livello microscopico, introducendo il concetto fondamentale di numero di Reynolds e le limitazioni tecnologiche attuali per la progettazione di dispositivi in microscala. Nel terzo capitolo ci focalizziamo su una classe specifica di microrobot, quella ad attuazione magnetica (attualmente la più promettente); in particolare esploriamo i materiali più utilizzati, i principali dispositivi di attuazione e i design di fabbricazione. Nel quarto capitolo introduciamo il concetto di controllo indipendente, fondamentale per la cooperazione efficace di un gruppo di microrobot ed esploriamo un sistema di controllo indipendente per due microrobot magnetici.