L’électrode douce et extensible simule les sensations tactiles à l’aide de signaux électriques

Une équipe de chercheurs dirigée par l’Université de Californie à San Diego a développé un appareil électronique souple et extensible capable de simuler la sensation de pression ou de vibration lorsqu’il est porté sur la peau. Cet appareil, rapporté dans un article publié dans Robotique scientifiquereprésente une étape vers la création de technologies haptiques capables de reproduire une gamme plus variée et plus réaliste de sensations tactiles.

L’appareil se compose d’une électrode souple et extensible fixée à un patch en silicone. Il peut être porté comme un autocollant sur le bout du doigt ou sur l’avant-bras. L’électrode, en contact direct avec la peau, est connectée à une source d’alimentation externe via des fils. En envoyant un léger courant électrique à travers la peau, l’appareil peut produire des sensations de pression ou de vibration en fonction de la fréquence du signal.

“Notre objectif est de créer un système portable capable de fournir une large gamme de sensations tactiles à l’aide de signaux électriques, sans causer de douleur à celui qui le porte”, a déclaré Rachel Blau, co-auteure de l’étude, chercheuse postdoctorale en nano-ingénierie à l’UC San Diego Jacobs. École d’ingénieurs.

Les technologies existantes qui recréent le sens du toucher par stimulation électrique provoquent souvent des douleurs en raison de l’utilisation d’électrodes métalliques rigides, qui ne s’adaptent pas bien à la peau. Les espaces d’air entre ces électrodes et la peau peuvent entraîner des courants électriques douloureux.

Pour résoudre ces problèmes, Blau et une équipe de chercheurs dirigée par Darren Lipomi, professeur au département de génie chimique et nano de la famille Aiiso Yufeng Li à l’UC San Diego, ont développé une électrode douce et extensible qui s’adapte parfaitement à la peau.

L’électrode est constituée d’un nouveau matériau polymère construit à partir des éléments constitutifs de deux polymères existants : un polymère rigide conducteur connu sous le nom de PEDOT:PSS et un polymère souple et extensible connu sous le nom de PPEGMEA. « En optimisant le rapport de ces (éléments constitutifs polymères), nous avons conçu moléculairement un matériau qui est à la fois conducteur et extensible », a déclaré Blau.

L’électrode en polymère est découpée au laser en forme de ressort concentrique et fixée sur un substrat en silicone. « Cette conception améliore l’extensibilité de l’électrode et garantit que le courant électrique cible un endroit spécifique de la peau, fournissant ainsi une stimulation localisée pour éviter toute douleur », a déclaré Abdulhameed Abdal, doctorant au département de génie mécanique et aérospatial de l’UC San Diego et autre co-premier auteur de l’étude. Abdal et Blau ont travaillé sur la synthèse et la fabrication de l’électrode avec les étudiants de premier cycle en nano-ingénierie de l’UC San Diego Yi Qie, Anthony Navarro et Jason Chin.

Lors des tests, le dispositif à électrodes a été porté sur l’avant-bras par 10 participants. En collaboration avec des spécialistes du comportement et des psychologues de l’Université d’Amsterdam, les chercheurs ont d’abord identifié le niveau le plus bas de courant électrique détectable. Ils ont ensuite ajusté la fréquence de la stimulation électrique, permettant aux participants de ressentir des sensations classées en pression ou en vibration.

« Nous avons constaté qu’en augmentant la fréquence, les participants ressentaient davantage de vibrations que de pression », a déclaré Abdal. « C’est intéressant car, d’un point de vue biophysique, on ne savait pas exactement comment le courant était perçu par la peau. »

Ces nouvelles connaissances pourraient ouvrir la voie au développement de dispositifs haptiques avancés pour des applications telles que la réalité virtuelle, les prothèses médicales et la technologie portable.