Bonjour les fans de super-héros, rencontrez les chercheurs qui rendent la technologie Iron Man possible dans la vraie vie. Dans une nouvelle étude, des ingénieurs coréens et américains ont développé un patch portable et extensible qui pourrait aider à combler le fossé entre les humains et les machines et avoir un impact positif sur la santé des personnes dans le monde entier.
Le patch a à peu près la taille d’un pansement, adhère à votre peau et capte de minuscules signaux émis par les muscles humains. Lors d’expériences en laboratoire, les chercheurs ont montré que les gens pouvaient utiliser ces appareils pour faire fonctionner plus efficacement des exosquelettes robotiques, des machines qui tentent d’imiter et même d’augmenter la force des muscles et des os humains.
L’équipe espère que des correctifs similaires pourraient un jour aider les personnes ayant des problèmes de mobilité à déplacer des bras ou des jambes robotiques, ou même aider les médecins à diagnostiquer des maladies neurologiques.
“Nous recevons ces signaux naturels des muscles et les envoyons à des appareils externes pour donner aux gens plus de contrôle”, a déclaré Jianliang Xiao, professeur agrégé au département de génie mécanique Paul M. Rady de l’Université du Colorado à Boulder.
Xiao a dirigé l’étude avec Jae-Woong Jeong, professeur agrégé au département de génie électrique de l’Institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST). L’équipe a décrit sa conception, connue sous le nom de patch adhésif à micro-aiguilles extensible (SNAP), dans la revue ce mois-ci. Avancées scientifiques.
Le secret de SNAP réside dans ce que les chercheurs appellent les « micro-aiguilles ». Les patchs sont intégrés à un ensemble d’environ 144 aiguilles. Ils sont faits de silicium recouvert d’or et mesurent moins d’un centième de pouce de long, ce qui les rend presque impossibles à voir à l’œil nu.
L’idée de petites aiguilles pénétrant dans votre corps peut sembler effrayante, mais les micro-aiguilles de l’équipe ne pénètrent que dans la couche supérieure de la peau et ne sont pas assez longues pour atteindre les capteurs de douleur du corps. Cela rend les pansements étonnamment confortables à porter, même sur de longues périodes.
“Les gens peuvent porter ces patchs pendant une semaine et nous ne constatons pratiquement aucune irritation cutanée”, a déclaré Jeong.
Comme ta propre peau
Xiao a découvert que le corps humain, comme de nombreuses machines, vibre presque constamment d’électricité.
Chaque fois que vous pliez votre bras, tournez le dos ou même bougez un doigt, des courants circulent dans vos fibres musculaires. Les médecins surveillent généralement ces signaux d’électromyographie (EMG) à l’aide d’électrodes en gel collées sur la peau. Mais la tâche peut devenir difficile : le gel sèche avec le temps, et lorsque les gens sautent ou courent, les électrodes glissent souvent, ce qui entraîne des données médiocres.
Dans la nouvelle étude, Xiao, Jeong et leurs collègues voulaient créer un capteur EMG qui pourrait fonctionner presque comme une partie de votre corps.
Les appareils SNAP de l’équipe sont des machines autonomes fabriquées à partir d’une base polymère extensible. Ils contiennent des fils serpentins extensibles en métal ultra-fin. Ils disposent également de leurs propres batteries et sont remarquablement résistants : lors d’expériences en laboratoire, le groupe a constaté que les patchs collectaient des données EMG précises même lorsque des sujets humains couraient sur des tapis roulants ou faisaient des squats.
“Le patch se déforme d’une manière très similaire à votre propre peau”, a déclaré Xiao.
L’homme et la machine
Ils pourraient également aider les gens à commettre des choses très inhumaines.
Pour tester ces possibilités, les chercheurs du KAIST ont mené une série d’expériences dans leur laboratoire dans lesquelles ils ont demandé à de vraies personnes d’effectuer une tâche quotidienne : soulever un poids lourd du sol. Dans ce cas-ci, les gens ont reçu un peu d’aide. Ils ont attaché une machine qui ressemble un peu à un sac à dos et donne un coup de pouce robotique au bas du dos.
Certains sujets portaient également des appareils SNAP directement sur leurs fessiers. Lorsque les patchs ont détecté que les sujets contractaient leurs muscles en soulevant, les appareils ont appelé à l’aide. Ils ont envoyé un signal sans fil aux sacs à dos du robot pour qu’ils commencent à bouger, le tout en une fraction de seconde. L’équipe a rapporté que les personnes portant les patchs utilisaient en moyenne 18 % moins de puissance musculaire pour soulever que les sujets qui utilisaient l’exosquelette robotique seul.
“Ces appareils peuvent réduire les muscles dont vous avez besoin pour effectuer certaines tâches”, a déclaré Xiao.
Il a ajouté que les chercheurs ont encore beaucoup de travail à faire avant que leurs correctifs n’atteignent le monde réel. Tout d’abord, ils doivent tester les outils avec d’autres types de machines à exosquelettes.
Cependant, Tony Stark ne sera peut-être bientôt plus le seul Iron Man en ville.
“Nous espérons que nos travaux en laboratoire contribueront à terme à améliorer la vie de nombreuses personnes”, a déclaré Xiao.