Des chercheurs coréens et américains ont mis au point la première peau artificielle extensible de façon réaliste, capable de prendre des repères dans son environnement et de transmettre des messages au système nerveux de la personne qui la porte. Fabriquée à partir d’un plastique souple contenant un ensemble de capteurs ultrafins en or et en silicium, cette nouvelle peau peut indiquer à son porteur s’il tient une boisson chaude ou froide, ou s’il touche un objet sec, humide, mou ou dur.
Les prothèses ont beaucoup évolué au cours des dernières années. Il y a quelques mois à peine, des chercheurs suédois ont annoncé qu’ils avaient créé la première prothèse de bras capable de se brancher directement sur les os, les nerfs et les muscles d’un patient et de traduire ses pensées en actions. Une autre équipe a créé une peau prothétique auto-cicatrisante, et une autre a réussi à doter ses prothèses d’une sensibilité 1 000 fois supérieure à celle de la peau humaine réelle. Mais dans tous ces cas, il n’y a aucun moyen pour le porteur de savoir s’il tient quelque chose de très chaud ou s’il est sur le point de laisser tomber quelque chose parce qu’il ne l’a pas bien en main.
Des chercheurs dirigés par Dae-Hyeong Kim, de l’université nationale de Séoul, ont donc mis au point une peau artificielle fabriquée à partir d’un matériau silicone transparent et extensible, le polydiméthylsiloxane (PDMS), qui peut être enroulé autour des prothèses.
Elle est dotée de 400 capteurs par millimètre carré, qui produisent un signal électrique lorsqu’ils sont étirés ou écrasés, et peuvent détecter la température de ce qu’ils touchent. Il contient également des capteurs équipés de dispositifs appelés condensateurs, qui absorbent l’humidité et mesurent ensuite dans quelle mesure elle affecte la capacité du matériau à stocker une charge électrique. Cette mesure est ensuite utilisée pour déterminer instantanément le niveau d’humidité avec lequel la peau artificielle est entrée en contact.
Et comment ont-ils testé cela ? En sondant des couches humides et sèches, bien sûr :
Kim et al./Nature Communications
Le matériau est si intelligent que ses capteurs peuvent être programmés pour permettre le bon degré d’étirement en fonction de l’endroit où il se trouve sur une prothèse de main. Selon M. Talbot, l’équipe a utilisé des caméras de capture de mouvement pour déterminer exactement comment une vraie main bouge et comment la peau qui l’entoure s’étire, et a ajusté sa peau artificielle en conséquence. Dans les zones qui n’ont pas besoin de s’étirer beaucoup, par exemple le bout des doigts, l’équipe s’est concentrée sur la mise en place de capteurs dans le matériau.
“Si vous disposez de ces capteurs à haute résolution sur l’ensemble du doigt, vous pouvez transmettre au cerveau le même toucher tactile que celui d’une main normale”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Roozbeh Ghaffari, d’une start-up technologique américaine appelée MC10, à David Talbot de la Technology Review du MIT .
Mais dans d’autres zones nécessitant plus de flexibilité, comme la base des doigts et le poignet, l’équipe a conçu le matériau de manière à ce qu’il puisse s’étirer et se dilater jusqu’à 16 %.
Dans la revue Nature Communications, l’équipe explique qu’elle a également rendu la peau encore plus réaliste en l’équipant de dispositifs de chauffage pour qu’elle soit chaude au toucher : “Pour que les prothèses et la peau artificielle soient naturelles, leur profil de température doit être contrôlé pour correspondre à celui du corps humain”, écrivent-ils.
C’est très bien que la peau détecte toutes les choses qu’elle touche, mais cela ne sert à rien si elle ne peut pas se brancher sur le système nerveux de l’utilisateur et lui en parler. C’est la prochaine étape de la recherche de l’équipe, comme l’explique Talbot à Technology Review :
“Dans une démonstration grossière d’une telle interface, Dae-Hyeong Kim a connecté la peau intelligente au cerveau d’un rat et a pu mesurer les réactions du cortex sensoriel de l’animal aux entrées sensorielles. Cela n’a toutefois pas permis de savoir si, ni dans quelle mesure, le rat ressentait la chaleur, la pression ou l’humidité.”
“Pour dire les types exacts de sensation, lui a répondu Kim, nous devons passer à des animaux plus grands, ce qui serait notre futur travail.”
Source : MIT Technology Review