Une peau électronique qui réagit à la douleur comme la peau humaine, pourrait conduire à des prothèses et des robots plus intelligents,
des scientifiques ont déjà développé des prototypes du système

Des chercheurs de l'université RMIT de Melbourne, en Australie, ont mis au point une peau artificielle électronique qui réagit à la douleur comme une vraie peau, ouvrant ainsi la voie à de meilleures prothèses, à une robotique plus intelligente et à des alternatives non invasives aux greffes de peau.


Le prototype de l'appareil reproduit électroniquement la façon dont la peau humaine ressent la douleur

Le prototype développé peut reproduire électroniquement la façon dont la peau humaine ressent la douleur. L'appareil imite la réaction de rétroaction quasi instantanée du corps et peut réagir aux sensations douloureuses avec la même vitesse d'éclairage que celle à laquelle les signaux nerveux voyagent vers le cerveau.

Le professeur Madhu Bhaskaran, chercheur principal, a déclaré que le prototype de détection de la douleur constituait 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 caractéristiques complexes conçues pour envoyer des signaux d'alerte rapides lorsque quelque chose fait mal. Nous ressentons tout le temps des choses à travers la peau, mais notre réaction à la douleur ne se déclenche qu'à un certain moment, comme lorsque nous touchons quelque chose de trop chaud ou de trop pointu », a déclaré Bhaskaran.

« Aucune technologie électronique n'a été capable d'imiter de manière réaliste ce sentiment de douleur très humain jusqu'à présent. Notre peau artificielle réagit instantanément lorsque la pression, la chaleur ou le froid atteignent un seuil douloureux. C'est une étape cruciale dans le développement futur des systèmes de rétroaction sophistiqués dont nous avons besoin pour fournir des prothèses vraiment intelligentes et une robotique intelligente », ajoute-t-il.

Des prototypes de détection fonctionnelle

Outre le prototype de détection de la douleur, l'équipe de recherche a également mis au point des dispositifs utilisant des composants électroniques extensibles qui peuvent détecter et réagir aux changements de température et de pression.

Bhaskaran, co-directeur du groupe Matériaux fonctionnels et microsystèmes au RMIT, a mentionné que les trois prototypes fonctionnels ont été conçus pour fournir des caractéristiques clés de la capacité de détection de la peau sous forme électronique. Avec de nouveaux développements, la peau artificielle extensible pourrait également être une option future pour les greffes de peau non invasives, où l'approche traditionnelle n'est pas viable ou ne fonctionne pas.

« Nous devons poursuivre le développement pour intégrer cette technologie dans les applications biomédicales, mais les fondamentaux, c'est-à-dire biocompatibilité et extensibilité de la peau, sont déjà là », a déclaré Bhaskaran.

Comment faire de la peau électronique

La nouvelle recherche, publiée dans Advanced Intelligent Systems et déposée sous forme de brevet provisoire, combine trois technologies précédemment développées et brevetées par l'équipe.

Électronique extensible
 : combinaison de matériaux d'oxyde et de silicium biocompatible pour produire des composants électroniques transparents, incassables et portables aussi fins qu'un autocollant.
Les revêtements réactifs à la température : des revêtements automodifiants 1000 fois plus fins qu'un cheveu humain, basés sur un matériau qui se transforme en réponse à la chaleur.
Mémoire simulant le cerveau : cellules de mémoire électronique qui imitent la façon dont le cerveau utilise la mémoire à long terme pour se rappeler et conserver des informations antérieures.

Le prototype de capteur de pression combine des éléments électroniques extensibles et des cellules de mémoire à long terme, le capteur de chaleur réunit des revêtements réagissant à la température et la mémoire, tandis que le capteur de douleur intègre les trois technologies.

Le docteur Ataur Rahman, a souligné que les cellules de mémoire de chaque prototype étaient responsables du déclenchement d'une réponse lorsque la pression, la chaleur ou la douleur atteignait un seuil déterminé. « Nous avons essentiellement créé les premiers somatosenseurs électroniques qui reproduisent les principales caractéristiques du système complexe de neurones, de voies neuronales et de récepteurs du corps humain qui régissent notre perception des stimuli sensoriels », a-t-il déclaré.

« Alors que certaines technologies existantes ont utilisé des signaux électriques pour imiter différents niveaux de douleur, ces nouveaux dispositifs peuvent réagir à une pression mécanique, une température et une douleur réelles, et fournir la bonne réponse électronique. Cela signifie que notre peau artificielle sait faire la différence entre toucher doucement une épingle avec le doigt ou se poignarder accidentellement avec - une distinction cruciale qui n'a jamais été atteinte auparavant par voie électronique, a ajouté Rahman.

Cette recherche a été soutenue par le Conseil australien de la recherche et a été entreprise dans le centre de recherche de pointe Micro Nano du RMIT pour la micro/nano-fabrication et le prototypage de dispositifs.

Source : Advanced Intelligent Systems

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