Étiquette : Un capteur à eau salée transforme le toucher en signaux électriques semblables à ceux de la peau

L’excitation était palpable au laboratoire de l’Université d’Aarhus lorsqu’une équipe de recherche est parvenue à créer un capteur capable d’imiter les mécanismes des cellules sensorielles du corps. Cette avancée pourrait constituer un premier pas vers des prothèses connectées au système nerveux. Crédit : Johanne Holm Jensen, Université d’Aarhus

Vous prenez un verre fragile sur la table. Machinalement, vous en sentez la surface sous vos doigts et ajustez constamment votre prise. Vous le tenez suffisamment fermement pour qu’il ne vous glisse pas des mains, mais pas trop pour éviter de le casser. Pour vous, c’est un geste simple. Mais sous la peau, vous déclenchez une interaction complexe de processus. La pression de vos doigts ouvre de minuscules canaux dans les cellules sensorielles de la peau, permettant à des atomes chargés électriquement d’y pénétrer. Cela modifie l’équilibre électrique et déclenche un signal nerveux qui se propage jusqu’au cerveau. Là, ce signal s’intègre aux informations qui vous permettent de ressentir le toucher et d’ajuster constamment votre prise.

Pour Rassoul Tabassian, maître de conférences au département de génie mécanique et de production de l’université d’Aarhus, la capacité du corps à convertir le toucher en signaux électriques que le système nerveux peut transformer en informations est plus qu’ingénieuse. C’est aussi une source d’inspiration.

« Un simple contact est en réalité un processus mécanique extrêmement sophistiqué. Nous avons beaucoup à apprendre de ce processus en ingénierie, et nous voulons améliorer notre capacité à le reproduire en laboratoire », explique-t-il.

Les chercheurs ont fabriqué le nouveau capteur par microfabrication. La photo montre Mohammad Akbari, postdoctorant au département de génie mécanique et de production de l’université d’Aarhus. Crédit : Rassoul Tabassian

Il est arrivé à l’université d’Aarhus il y a cinq ans avec le rêve de développer une peau pour les robots. Avec son équipe de recherche, il a réalisé sa première avancée scientifique majeure grâce à un capteur capable d’imiter le mécanisme de réponse neuronale.

Ce capteur, fabriqué dans un matériau souple semblable à du silicone, a la taille d’une petite lentille. Il convertit le toucher en potentiel électrique, ce qui, espèrent les chercheurs, permettra à terme de stimuler directement les nerfs et de transmettre ainsi les signaux au cerveau.

Les résultats ont été publiés dans la revue Advanced Functional Materials .

Une cellule sensorielle artificielle sur la table

Sur la table devant Tabassian repose une main prothétique souple. Au bout d’un de ses doigts est fixé le nouveau capteur mis au point par les chercheurs. Il peut détecter lorsqu’on la touche.

Ce n’est en soi rien de nouveau.

Il existe déjà des capteurs capables de détecter le toucher et la pression et de fournir aux prothèses des informations sur leur environnement. Mais la personne qui porte la prothèse est incapable de ressentir ces informations.

Une main artificielle équipée d’une cellule sensorielle artificielle, développée dans un laboratoire de l’université d’Aarhus, pourrait constituer une première étape vers des prothèses connectées au système nerveux. Crédit : Johanne Holm Jensen

« Ce qui est révolutionnaire avec notre capteur, ce n’est pas la génération d’un signal de détection, mais la manière dont ce signal est généré. Le mécanisme de génération de signal des capteurs tactiles existants est très différent de ce qui se passe dans notre corps. C’est peut-être pourquoi ils ne peuvent pas procurer une véritable sensation tactile. Notre nouveau capteur génère un signal en déplaçant des atomes chargés, à l’instar des signaux générés dans les cellules sensorielles du corps. Par conséquent, à terme, cela pourrait permettre de connecter directement le capteur au système nerveux et de doter les prothèses d’une sensation tactile artificielle. C’est l’objectif de nos recherches », explique Tabassian.

Les chercheurs ont fabriqué le capteur dans la salle blanche de l’université. Il est constitué de minuscules chambres reliées par un canal microscopique. À l’intérieur, on trouve de l’eau salée.

L’eau salée contient de minuscules particules chargées électriquement qui se déplacent avec le fluide. Ce mouvement modifie l’équilibre électrique et génère un faible signal. Ce principe est similaire à ce qui se passe dans la peau lorsque les cellules sensorielles transforment le toucher en informations que le système nerveux peut transmettre au cerveau.

« On ne peut pas copier une cellule sensorielle à l’identique. Elle est bien trop complexe. Mais on peut la décomposer en certains de ses principes fondamentaux et essayer de les imiter – et c’est ce que nous avons réussi à faire », explique Tabassian.

Les prothèses dotées d’une sensation tactile pourraient constituer la prochaine étape.

Aujourd’hui, le premier prototype de ce capteur peut détecter un léger contact et capter le pouls d’un vaisseau sanguin du poignet.

Lorsque les chercheurs placent le capteur dans une prothèse de main souple, celui-ci détecte le contact. Le capteur produit un signal que les chercheurs peuvent facilement mesurer à l’aide de leur équipement de laboratoire.

Selon Tabassian, ces résultats sont importants pour la poursuite du développement de prothèses dotées d’un sens du toucher.

Mais la tension générée par le capteur doit dépasser un seuil d’environ 20 millivolts pour déclencher un signal dans une cellule nerveuse.

Il souligne que plusieurs années de recherche supplémentaires seront nécessaires pour passer d’un prototype de cellule sensorielle artificielle à une prothèse capable de ressentir et de bouger naturellement, comme si elle faisait partie du corps humain.

« Nos résultats ont suscité un vif intérêt et nous incitent à poursuivre nos recherches. La prochaine étape consiste à rendre le signal du capteur suffisamment puissant pour stimuler directement le système nerveux. Cela nécessitera un travail expérimental approfondi en laboratoire, suivi d’une série d’expériences, d’abord sur des animaux, puis sur des humains », explique-t-il.

https://techxplore.com/news/2026-09-saltwater-sensor-electrical-skin-prosthetic.html

https://dx.doi.org/10.1002/adfm.77916

https://mpe.au.dk/en/currently/news/show/artikel/han-vil-udvikle-bloede-robotter-i-danmark