Nouveau ''Peau intelligente' pourrait rendre les prothèses comme le réel
La nouvelle peau prothétique qui est chaud et élastique comme la vraie peau, et est emballé avec beaucoup de différents types de capteurs, pourrait un jour aider les personnes atteintes de prothèses retrouver leur sens du toucher, affirment les chercheurs.
Dans les expériences, les chercheurs ont stratifié «peau électronique» -peau prothétique intégré avec l’électronique - sur une prothèse de main. Ils ont constaté que la peau pourrait survivre des opérations complexes, comme une poignée de main, tapant sur les claviers, saisir des balles de baseball, tenant des boissons chaudes ou froides, de toucher les couches sèches ou humides, et toucher d' autres personnes. La peau électronique avéré être aussi sensible que prévu à la pression, d' étirement, de la température et de l' humidité, relayer avec succès les données rapidement et de manière fiable, les chercheurs ont dit.
Les scientifiques ont inclus des dispositifs de chauffage à travers la peau prothétique qui pourraient faire sentir au moins aussi chaud que la température du corps d'une personne. La peau humaine est élastique, doux et chaud, a déclaré le co-auteur Dae-Hyeong Kim, un ingénieur biomédical à l’Université nationale de Séoul en Corée du Sud. "Notre dispositif a de telles propriétés", a déclaré Kim.
Au cours des dernières années, de nombreux groupes de recherche dans le monde entier ont développé des bras et des jambes bioniques qui pourraient aider les patients remplacent des membres perdus. De plus en plus, les scientifiques cherchent des façons de se connecter ces membres bioniques aux systèmes nerveux humains, ce qui pourrait aider à restaurer le sens du toucher des patients aussi bien.
Mais reproduire les capacités sensorielles de la peau réelle a prouvé difficile. Les récents efforts ont pour objectif de développer intelligents prothèses intégrées avec des capteurs, mais ces capteurs ont été limités en soit la sensibilité qu'ils étaient, ou la quantité de données qu'ils pourraient mesurer.
La nouvelle peau est exceptionnellement sensible et peut détecter une grande variété de données, telles que des informations sur la température, l'humidité, d'étirement et de pression, les chercheurs ont dit. Il pourrait aider à mener à «prothèses pour les patients qui ont perdu des bras, des jambes ou de la peau», a ajouté Kim.
Typiquement, il y a deux facteurs qui influent sur l'utilité des capteurs: comment ils sont sensibles, et leur gamme dynamique - qui est, la plage de données qu'ils peuvent mesurer. "Ces deux [facteurs] ont une relation de compensation entre eux - une sensibilité élevée se traduit généralement par une petite gamme de mesures", a déclaré Kim .
Un problème avec les tentatives antérieures pour faire des prothèses intelligentes était que les capteurs qui ont été utilisés étaient rigides, ou semi flexible au mieux. Cela signifiait qu'ils ne pouvaient fléchir une certaine quantité avant de se fracturer, limitant ainsi la gamme des mesures qu'ils pourraient faire.
En revanche, la nouvelle peau utilise des capteurs en rubans de silicium qui ont eu une ondulée, en forme de serpent. Cette forme permet aux capteurs de résister plus de pression - qui est, étirement - sans casser, et leur permet de mesurer une plus grande gamme de données.
Les chercheurs ont également noté que la peau prothétique peut étirer davantage sur certaines parties du corps que sur les autres. "Certaines parties de la main étirer seulement quelques pour cent, tandis que d'autres parties [extensibles] plus de 20 pour cent", a déclaré Kim.
Par conséquent, les chercheurs ont correspondu aux propriétés des capteurs sur la peau électronique à la quantité d'étirement qu'il subirait une fonction de la partie du corps qu'il couvre. Par exemple, les chercheurs ont fait la peau prothétique plus sensible pour les zones destinées à couvrir les parties de la main où la peau normalement ne se détend pas beaucoup. Mais pour la peau prothétique qui couvre les parties où la peau serait étirée beaucoup, ils se sont concentrés sur l'amélioration de la gamme de données qu'ils pourraient mesurer.
En outre, les chercheurs ont tenté de faire leur peau prothétique se sentent comme la vraie peau."Le sentiment de bras artificiels ou de prothèses à d'autres personnes qui interagissent avec le porteur de ces dispositifs est un autre point important à considérer», a déclaré Kim.
Les scientifiques ont également combiné leur peau électronique avec un réseau d'électrodes de platine étirables qui stimuleraient les nerfs pour relayer les données de capteur au cerveau. Ces électrodes ont été recouvertes avec des particules microscopiques d'oxyde de cérium pour aider à contrôler l'inflammation qui peuvent provoquer de telles électrodes dans le corps. Dans les expériences sur les rats, les chercheurs ont montré que ce réseau d'électrodes peut transmettre des données sur la pression d'une touche vers le cerveau.
Cependant, il y a encore des problèmes de sécurité au sujet de cette électrode, comme la possibilité que fracturées électrodes pourraient entrer dans la circulation sanguine et causer des dommages, les chercheurs ont dit.
À l'avenir, les scientifiques espèrent mener davantage d'essais sur les animaux de leur appareil. Ils ont décrit leurs résultats en ligne le 9 décembre dans la revue Nature Communications.
