Une équipe de recherche a développé une peau artificielle électronique qui réagit à la douleur comme une vraie peau, ouvrant la voie à de meilleures prothèses, à une robotique plus intelligente et à des alternatives non invasives aux greffes de peau.
Le prototype développé par une équipe de l'Université RMIT de Melbourne, en Australie, peut reproduire la façon dont la peau humaine perçoit la douleur avec une peau électronique. L'appareil imite la réponse de rétroaction quasi instantanée du corps et peut réagir aux sensations douloureuses aussi rapidement que les signaux nerveux se déplacent vers le cerveau.
Le chercheur principal, le professeur Madhu Bhaskaran, a déclaré que le prototype de détection de la douleur représente une avancée significative vers les technologies biomédicales de nouvelle génération et la robotique intelligente.
La peau est le plus grand organe sensoriel de notre corps, avec des fonctionnalités complexes conçues pour envoyer des signaux ultra-rapides lorsque quelque chose fait mal. Aucune technologie électronique n'avait été capable d'imiter de manière réaliste la sensation humaine de douleur, jusqu'à présent.
Madhu Bhaskaran, co-leader du groupe Functional Materials and Microsystems chez RMIT
Comment fonctionne la peau humaine
Nous ressentons des sensations à travers notre peau tout le temps, mais notre réponse à la douleur ne se manifeste qu'à un certain moment (comme lorsque nous touchons quelque chose de trop chaud ou de trop pointu). La peau électronique développée au RMIT réagit instantanément lorsque la pression, la chaleur ou le froid atteint un certain seuil. C'est une étape fondamentale dans le développement futur de systèmes de rétroaction sophistiqués dont nous avons besoin pour fournir des prothèses vraiment intelligentes et une robotique intelligente.
Prototypes de détection fonctionnelle
En plus de la « peau électronique », le véritable prototype de détection de la douleur, l’équipe de recherche a également développé des dispositifs utilisant une électronique extensible capable de détecter et de réagir aux changements de température et de pression. Bhaskaran, a déclaré que les trois prototypes fonctionnels ont été conçus pour offrir les fonctionnalités clés de la capacité de détection de la peau humaine sous forme électronique.
Avec un développement ultérieur, la peau artificielle extensible pourrait également constituer une option future pour les greffes de peau non invasives, là où l'approche traditionnelle n'est pas viable ou ne fonctionne pas.
« Nous avons besoin de développements supplémentaires pour intégrer cette technologie dans les applications biomédicales. Les fondamentaux (biocompatibilité et élasticité cutanée) sont déjà là », a déclaré Bhaskaran.
Comment fonctionne la peau électronique
La nouvelle recherche, publié le Systèmes intelligents avancés et déposé en brevet provisoire, il combine trois technologies préalablement testées et brevetées par l'équipe:
- Electronique extensible. Il combine des matériaux oxydés avec du silicium biocompatible pour fournir des composants électroniques transparents, incassables et portables aussi fins qu'un autocollant.
- Revêtements thermoréactifs. Revêtements auto-modifiants 1.000 fois plus fins qu'un cheveu humain à base d'un matériau qui se transforme en réponse à la chaleur.
- Une mémoire qui imite le cerveau. Cellules de mémoire électronique qui imitent la façon dont le cerveau utilise la mémoire à long terme pour rappeler et stocker les informations précédentes.
Le prototype de capteur de pression combine une électronique extensible et des cellules de mémoire à long terme. Le capteur de chaleur rassemble des revêtements réactifs à la température et de la mémoire. Le capteur de douleur intègre les trois technologies.
Chercheur doctorant Md Ataur Rahman a déclaré que les cellules mémoire de chaque prototype des facteurs qui composent la peau électronique sont chargées de déclencher une réponse lorsque la pression, la chaleur ou la douleur ont atteint un seuil préétabli.
Nous avons essentiellement créé les premiers somatosensors électroniques. Nous avons reproduit les principales caractéristiques du système complexe de neurones, de voies neuronales et de récepteurs du corps qui guident notre perception des stimuli sensoriels.
Ataur Rahman, MERCI
Les technologies existantes utilisaient des signaux électriques pour imiter différents niveaux de douleur. Cette nouvelle peau électronique peut réagir à la pression mécanique réelle, à la température et à la douleur et fournir la bonne réponse. C'est un grand pas en avant. Cela signifie que la peau électronique connaît la différence entre tapoter doucement une épingle avec votre doigt ou se piquer accidentellement. Une distinction fondamentale qui n'avait jamais été réalisée par voie électronique.
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« Somatosenseurs artificiels : récepteurs de rétroaction pour la peau électronique ». Publié le Systèmes intelligents avancés (DOI : 10.1002 / aisy.202000094).
