La Nouvelle «Peau Intelligente» Pourrait Rendre Les Prothèses Plus Semblables Aux Vrais Membres

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Une nouvelle peau prothétique, chaude et élastique, ressemblant à de la peau réelle et contenant de nombreux types de capteurs, pourrait un jour aider les personnes souffrant de prothèses membres à recouvrer leur sens du toucher, ont indiqué des chercheurs.

Une nouvelle peau prothétique, chaude et élastique, ressemblant à de la peau réelle et contenant de nombreux types de capteurs, pourrait un jour aider les personnes souffrant de prothèses membres à recouvrer leur sens du toucher, ont indiqué des chercheurs.

Au cours d'expériences, les chercheurs ont laminé une "peau électronique" - une peau prothétique intégrée à l'électronique - sur une main prothétique. Ils ont découvert que la peau pouvait survivre à des opérations complexes, telles que se serrer la main, taper sur un clavier, saisir un ballon de base-ball, tenir des boissons chaudes ou froides, toucher des couches sèches ou mouillées et toucher d'autres personnes. La peau électronique s'est révélée aussi sensible que prévu à la pression, à l'étirement, à la température et à l'humidité, relayant avec succès les données rapidement et de manière fiable, ont indiqué les chercheurs.

Les scientifiques ont inclus des dispositifs de chauffage sur toute la peau de la prothèse afin de lui donner une sensation au moins aussi chaude que la température du corps d'une personne. La peau humaine est élastique, douce et chaude, a déclaré Dae-Hyeong Kim, co-auteur de l'étude, ingénieur biomédical à l'Université nationale de Séoul en Corée du Sud. "Notre appareil a de telles propriétés", a déclaré Kim. [Humains bioniques: Top 10 des technologies]

Ces dernières années, de nombreux groupes de recherche du monde entier ont mis au point des bras et des jambes bioniques qui pourraient aider les patients à remplacer les membres perdus. De plus en plus de scientifiques cherchent des moyens de relier ces membres bioniques au système nerveux humain, ce qui pourrait également aider à restaurer le sens du toucher des patients.

Mais reproduire les capacités sensorielles d'une peau réelle s'est révélé difficile. Les efforts récents visaient à développer des prothèses intelligentes intégrées à des capteurs, mais leur sensibilité était limitée, de même que la quantité de données qu’ils pouvaient mesurer.

Les chercheurs ont précisé que la peau prothétique proposée peut être étirée librement jusqu'à 50%.

Les chercheurs ont précisé que la peau prothétique proposée peut être étirée librement jusqu'à 50%.

Crédit: Kim et al.

La nouvelle peau est extrêmement sensible et peut capter une grande variété de données, telles que des informations sur la température, l'humidité, les étirements et la pression, ont indiqué les chercheurs. Cela pourrait aider à créer "des prothèses pour les patients qui ont perdu des bras, des jambes ou la peau", a ajouté Kim.

Généralement, deux facteurs affectent l'utilité des capteurs: leur sensibilité et leur plage dynamique, c'est-à-dire la plage de données qu'ils peuvent mesurer. "Ces deux [facteurs] ont une relation de compensation - une sensibilité élevée entraîne généralement une petite plage de mesures", a expliqué Kim à WordsSideKick.com.

Un problème avec les tentatives antérieures de fabrication de prothèses intelligentes était que les capteurs utilisés étaient rigides, ou au mieux semi-flexibles. Cela signifiait qu'ils ne pouvaient fléchir qu'une certaine quantité avant de se fracturer, limitant ainsi la plage de mesures qu'ils pouvaient effectuer.

En revanche, la nouvelle peau utilise des capteurs constitués de rubans de silicium ayant une forme ondulée en forme de serpent. Cette forme permet aux capteurs de supporter plus de contraintes, c'est-à-dire d'étirer, sans se rompre, et leur permet de mesurer une plus grande plage de données.

Les chercheurs ont également noté que la peau prothétique peut s'étirer davantage sur certaines parties du corps que sur d'autres. "Certaines parties de la main ne s'étirent que de plusieurs pour cent, tandis que d'autres [plus] de 20 pour cent", a déclaré Kim.

En tant que tels, les chercheurs ont fait correspondre les propriétés des capteurs de la peau électronique à l’étendue de l’étirement qu’elle subirait en fonction de la partie du corps qu’elle recouvrait. Par exemple, les chercheurs ont rendu la peau prothétique plus sensible pour les zones destinées à recouvrir des parties de la main où la peau ne s’étire normalement pas beaucoup. Mais pour les peaux prothétiques qui couvrent des parties où la peau allait beaucoup s’étirer, elles se sont concentrées sur l’amélioration de la gamme de données qu’elles pouvaient mesurer.

La peau prothétique proposée, attachée à une main prothétique.

La peau prothétique proposée, attachée à une main prothétique.

Crédit: Kim et al.

De plus, les chercheurs voulaient que leur peau prothétique se sente comme une vraie peau. "La sensation de bras artificiels ou prothétiques à d'autres personnes qui interagissent avec le porteur de ces dispositifs est un autre point important à prendre en compte", a déclaré Kim.

Les scientifiques ont également associé leur peau électronique à un ensemble d’électrodes de platine extensibles qui inciteraient les nerfs à relayer les données des capteurs au cerveau. Ces électrodes étaient recouvertes de particules microscopiques d'oxyde de cérium pour aider à contrôler l'inflammation que de telles électrodes peuvent déclencher dans le corps. Dans des expériences sur des rats, les chercheurs ont montré que ce réseau d'électrodes pouvait transmettre des données sur la pression tactile au cerveau.

Cependant, des problèmes de sécurité subsistent concernant cette électrode, tels que la possibilité que des électrodes fracturées pénètrent dans le sang et causent des dommages, ont déclaré les chercheurs.

À l’avenir, les scientifiques espèrent mener davantage d’essais sur les animaux avec leur appareil. Ils ont détaillé leurs conclusions en ligne le 9 décembre dans la revue Nature Communications.

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