La peau artificielle avancée suscitera-t-elle l’espoir de restaurer le sens du toucher ?

Les chercheurs ont développé un système sensoriel électronique semblable à la peau qui peut détecter simultanément le mouvement et la température, lui conférant une caractéristique similaire à la peau humaine.

Une équipe de recherche conjointe de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) en Corée du Sud et de l’Université de Stanford a développé le peau multimodale ionique-électronique, qui, selon les chercheurs, peut mesurer la température et la stimulation mécanique en même temps.

L’équipe a développé un récepteur artificiel multifonctionnel qui vise à imiter les récepteurs tactiles de la peau humaine qui peuvent détecter les températures chaudes ou froides ainsi que d’autres sensations tactiles telles que pincer, tordre ou pousser. Il est contenu dans une peau ion-électrique multimodale fabriquée à partir d’un matériau flexible qui, comme la peau humaine, est flexible et peut s’étirer.

« Lorsqu’un index touche une peau électronique, la peau électronique détecte le contact comme un changement de température, et lorsqu’un doigt pousse la peau, la partie arrière de la zone de contact s’étire et la reconnaît comme un mouvement », a expliqué Insang You, professeur à POSTECH et l’un des chercheurs de l’équipe. « Je soupçonne que ce mécanisme est l’un des moyens par lesquels la peau humaine réelle reconnaît différents stimuli comme la température et le mouvement. »

Différentes approches

Un certain nombre de scientifiques ont travaillé sur diverses peaux électroniques pouvant être utilisées pour la robotique ou les prothèses, dans le but de résoudre un défi clé consistant à rendre les systèmes de détection artificiels aussi humains que possible.

Des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS), par exemple, ont développé un système nerveux artificiel qui peut donner aux robots et aux prothèses un sens du toucher égal ou même meilleur que la peau humaine. Ce système, appelé peau électronique codée asynchrone (ACES), peut détecter des contacts plus de 1 000 fois plus rapidement que le système nerveux sensoriel humain, ainsi qu’identifier la forme, la texture et la dureté des objets dix fois plus rapidement qu’un clignement d’œil, les chercheurs ont dit.

Le système développé par l’équipe POSTECH et Stanford fonctionne un peu différemment. Pour surmonter le défi auquel ceux qui développent des peaux électroniques ont été confrontés – créer un système artificiel capable de mesurer à la fois la température et le mouvement – l’équipe a fabriqué le capteur en utilisant des électrolytes pour conduire des ions, semblable à une réaction similaire qui se produit chez l’homme. Système sensoriel.

Ils ont également tiré parti du fait que le matériau conducteur d’ions contenant des électrolytes peut avoir différentes propriétés mesurables en fonction de sa fréquence de mesure, ont déclaré les chercheurs.

Pour ce faire, l’équipe de recherche a dérivé des variables – le temps de relaxation de la charge et la capacité normalisée – qui ne répondent qu’aux températures dans les conducteurs ioniques et des variables qui ne répondent qu’aux stimuli mécaniques, ont déclaré les chercheurs.

Le temps de relaxation de charge est le temps qu’il faut pour que la polarisation des ions disparaisse et puisse mesurer la température sans répondre aux mouvements, tandis que la capacité normalisée peut mesurer les mouvements sans répondre à la température, ont-ils déclaré.

Commercialisation et au-delà

Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Science.

L’objectif ultime de la recherche est de créer une peau électronique ionique artificielle qui simule les récepteurs tactiles humains et les neurotransmetteurs pour des applications médicales afin d’aider à restaurer le sens du toucher chez les patients qui ont perdu leur sensation tactile en raison d’une maladie ou d’un accident, a déclaré le professeur Unyong Jeong de POSTECH.

« Cette étude est la première étape pour ouvrir la porte à la recherche électronique multimodale sur la peau à l’aide d’électrolytes », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse.

Les chercheurs espèrent un jour que la technologie pourra être commercialisée, une voie pour laquelle ils ont optimisé leur conception. Le récepteur artificiel a une structure simple composée d’électrode-électrolyte-électrode, ce qui le rend simple pour la production de masse, ont-ils déclaré.