Au cours de la dernière année, les médecins et les ingénieurs ont connu un grand succès en fournissant aux personnes amputées des membres prothétiques hautement contrôlables. Le DEKA "Luke Arm", par exemple, donne au porteur suffisamment de contrôle pour pouvoir manger avec des baguettes - c'est aussi le premier bras bionique approuvé par la FDA.
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Mais la communication avec ces membres artificiels est une voie à sens unique. Les utilisateurs peuvent contrôler les bras, les mains et les pieds grâce à des connexions soigneusement conçues avec les nerfs et les muscles existants, mais ils ne reçoivent pas de retour d'information de la part d'un membre artificiel comme ils le feraient avec une peau réelle. Cela signifie qu'ils pourraient ne pas savoir quand quelque chose est brûlant, extrêmement délicat ou sur le point de leur échapper.
Plus tôt cette semaine, des chercheurs de l'Université nationale de Séoul et de la start-up d'accessoires vestimentaires MC10, basée à Cambridge, dans le Massachusetts, ont dévoilé leur solution: un polymère chargé de capteurs conçu pour s'étirer et se sentir comme une vraie peau humaine pouvant recouvrir les dispositifs prothétiques et donner le sens du toucher A l'avenir. L'équipe, dirigée par Dae-Hyeong Kim, a publié ses recherches dans la revue Nature Communications .
L'innovation clé dans ce domaine est la flexibilité, tant en termes de dextérité physique que de sensations. Contrairement aux capteurs utilisés précédemment, Kim est capable de bouger et de s'étirer comme une peau. De fines bandes d'or et de silicone noyées dans un polymère, appelé élastomère, peuvent atteindre 400 capteurs par millimètre carré. Les bandes sont tissées dans un réseau, ce qui permet au matériau de s'étirer avec un risque minimal de rupture. Un réseau d'électrodes étirables simule les nerfs. Ensemble, les capteurs peuvent détecter la température, l'humidité, la pression et les contraintes physiques.
Cependant, toutes les parties du matériau ne s'étirent pas de manière égale, car les chercheurs voulaient faire correspondre son flex avec les variations inhérentes à l'ensemble du corps. "Certaines parties de la main ne s'étirent que de plusieurs pour cent, tandis que d'autres [plus] 20 pour cent", a expliqué Kim à LiveScience . En même temps, différentes zones du corps ont plus ou moins de flexion; par exemple, la peau au-dessus du genou est plus souple que celle d'une main. Les petits réchauffeurs dans le polymère lui donnent la chaleur de la peau humaine.
Grâce à sa conception tissée, la nouvelle peau intelligente peut fléchir sans se déchirer. (Avec la permission de Kim, et al / Nature Communications) Bien que le projet soit encourageant, les experts affirment qu'il est loin d'être opérationnel pour l'instant. «Cette démonstration de validation de concept est intéressante, mais il reste encore beaucoup à faire pour montrer la robustesse et les performances nécessaires pour traduire ce dispositif en mains prothétiques utilisables», a déclaré Dustin Tyler, professeur de génie biomédical à Case Western Reserve. Université spécialisée dans les interfaces neuronales, a déclaré au MIT Technology Review .
En particulier, l'équipe doit trouver un moyen de relier la peau au système nerveux central d'un être humain, lui permettant ainsi de faire l'expérience des sensations qu'il procure. Le prototype interagit avec le système nerveux du rat par le biais d'une série de nanofils de platine traités pour prévenir l'inflammation. Jusqu'à présent, les chercheurs ont réussi à démontrer que la peau peut déclencher le cortex sensoriel chez le rat, mais ne peuvent dire quels sont les sens déclenchés. Ils devront ensuite passer à des tests sur des animaux plus gros avant de se lancer dans des essais sur des humains.
Le travail de Kim repose sur une approche conceptuelle des efforts antérieurs, qui transmettent généralement un sens à la fois. Par exemple, l'année dernière, Tyler et ses collègues du centre médical des anciens combattants de Cleveland ont été en mesure de transmettre le sens du toucher au moyen de 20 capteurs dans une main prothétique en connectant le dispositif à des faisceaux nerveux. Et au début de cette année, des chercheurs de l’École Polytechnique Fédérale de Suisse ont utilisé une méthode similaire pour permettre à un amputé de distinguer la forme des objets au toucher. Pendant ce temps, une équipe de la Northwestern University a transmis avec succès des sensations de température et de vibrations en utilisant les muscles existants comme amplificateurs sensoriels.
Kim et son équipe ont breveté leur conception, mais ils n'ont pas encore de calendrier pour la publication de la peau artificielle au public.
