La nouvelle technologie de capteur d’électromyographie (EMG), qui permet un contrôle stable à long terme des robots portables et n’est pas affectée par la sueur et les peaux mortes de l’utilisateur, a récemment retenu l’attention. Les robots portables sont des appareils utilisés dans divers traitements de rééducation pour les personnes âgées et les patients se remettant d’un accident vasculaire cérébral ou d’un traumatisme.
Une équipe de recherche commune dirigée par le professeur Jae-Woong Jung de l’École de génie électrique (EE) du KAIST et le professeur Jung Kim du Département de génie mécanique (ME) du KAIST a annoncé le 23 janvier avoir développé avec succès un capteur à micro-aiguilles étirable et adhésif. a été développé pour détecter électriquement des signaux physiologiques à un niveau élevé sans être influencé par l’état de la peau de l’utilisateur.
Pour que les robots portables puissent détecter les intentions des mouvements humains en vue de leur utilisation dans le traitement de rééducation, ils ont besoin d’un capteur électrophysiologique portable qui fournit des mesures EMG précises. Cependant, les capteurs existants présentent souvent une qualité de signal qui se détériore au fil du temps et sont fortement influencés par l’état de la peau de l’utilisateur. De plus, la dureté mécanique plus élevée du capteur provoque du bruit car la surface de contact est incapable de suivre la déformation de la peau. Ces lacunes limitent le contrôle fiable et à long terme des robots portables.
Cependant, la technologie récemment développée devrait permettre des mesures EMG à long terme et de haute qualité car elle utilise un substrat conducteur extensible et adhésif intégré à des réseaux de micro-aiguilles qui peuvent facilement pénétrer dans la couche cornée sans provoquer d’inconfort. Grâce à ses excellentes performances, le capteur devrait être capable de contrôler de manière stable les robots portables pendant une longue période, quelles que soient les conditions cutanées changeantes de l’utilisateur et sans avoir besoin d’une étape de préparation qui élimine la sueur et les cellules mortes de la surface de la peau. .
L’équipe de recherche a développé un capteur à micro-aiguilles extensible et adhésif en intégrant des micro-aiguilles dans un substrat polymère de silicone souple. Les micro-aiguilles dures pénètrent à travers la couche cornée, qui présente une résistance électrique élevée. Cela permet au capteur de réduire efficacement la résistance de contact avec la peau et d’obtenir des signaux électrophysiologiques de haute qualité quelle que soit la contamination. Dans le même temps, le substrat conducteur souple et adhésif peut s’adapter à la surface de la peau à mesure qu’il se dilate avec le mouvement de l’utilisateur, offrant ainsi un ajustement confortable et minimisant le bruit provoqué par le mouvement.
Pour vérifier la convivialité du nouveau patch, l’équipe de recherche a mené une expérience d’assistance au mouvement à l’aide d’un robot portable. Ils ont fixé le patch à micro-aiguilles sur la jambe d’un utilisateur, où il pouvait détecter les signaux électriques produits par le muscle. Le capteur a ensuite envoyé l’intention détectée à un robot portable afin que celui-ci puisse aider le porteur à soulever plus facilement un objet lourd.
Le professeur Jae-Woong Jung, qui a dirigé la recherche, a déclaré : « Le capteur à micro-aiguilles extensible et adhésif développé peut détecter de manière stable les signaux EMG sans être affecté par l’état de la peau de l’utilisateur. Cela nous permettra de contrôler les robots portables avec une plus grande précision et stabilité, ce qui facilitera la rééducation des patients utilisant des robots.
Les résultats de cette recherche ont été rédigés par les co-premiers auteurs Heesoo Kim et Juhyun Lee, tous deux titulaires d’un doctorat. Les candidats de l’École KAIST d’EE ont été publiés dans Avancées scientifiques le 17 janvier, intitulé « Patchs adhésifs à micro-aiguilles extensibles et sans préparation cutanée pour une détection électrophysiologique fiable et un contrôle robotique de l’exosquelette ».
Cette recherche a été soutenue par le projet de développement technologique intégré de capteurs bio-signaux de la Fondation nationale de recherche de Corée, le projet de développement de technologies médicales électroniques et le projet Step 4 BK21.