Biosenseurs de pointe pour transformer la robotique contrôlée par le cerveau

Développé par le Professeur Francesca Iacopi et son équipe à la Faculté d'Ingénierie et IT de l'UTS, le biosenseur adhère à la peau du visage et de la tête pour détecter les signaux électriques envoyés par le cerveau. Ces signaux peuvent ensuite être traduits en commandes pour contrôler des systèmes robotiques autonomes.

Une étude du biosenseur a été publiée dans le Journal of Neural Engineering.

Le capteur est fait de graphène épitaxial — essentiellement plusieurs couches de carbone très fin, très fort — cultivé directement sur un substrat silicium-carbure-sur-silicium. Le résultat est une technologie de détection novatrice hautement scalable qui surmonte trois défis majeurs de la biosensibilisation à base de graphène : la corrosion, la durabilité et la résistance de contact cutané.

« Nous avons pu combiner le meilleur du graphène, qui est très biocompatible et très conducteur, avec le meilleur de la technologie du silicium, ce qui rend notre biosenseur très résistant et robuste à l'usage », a déclaré le Professeur Iacopi.

Le graphène est un nanomaterial fréquemment utilisé dans le développement de biosenseurs. Cependant, à ce jour, beaucoup de ces produits ont été développés comme des applications à usage unique et sont sujets à la délamination suite au contact avec la sueur et d'autres formes d'humidité sur la peau.

En revanche, le biosenseur UTS peut être utilisé pendant de longues périodes et réutilisé plusieurs fois, même dans des environnements hautement salins — un résultat sans précédent.

De plus, le capteur a montré qu'il réduisait considérablement ce qu'on appelle la résistance de contact cutané, où un contact non optimal entre le capteur et la peau entrave la détection des signaux électriques du cerveau.

« Avec notre capteur, la résistance de contact s'améliore quand le capteur repose sur la peau », a dit le Professeur Iacopi. « Au fil du temps, nous avons pu atteindre une réduction de plus de 75 pour cent de la résistance de contact initiale. »

« Cela signifie que les signaux électriques envoyés par le cerveau peuvent être collectés de manière fiable et ensuite significativement amplifiés, et que les capteurs peuvent également être utilisés de manière fiable dans des conditions difficiles, améliorant ainsi leur potentiel pour une utilisation dans les interfaces cerveau-machine. »

La recherche fait partie d'une collaboration plus large pour enquêter sur la façon dont les ondes cérébrales peuvent être utilisées pour commander et contrôler des véhicules autonomes. Le travail est un partenariat entre le Professeur Iacopi, qui est internationalement acclamée pour son travail en nanotechnologie et matériaux électroniques, et le Professeur Distingué de l'UTS Chin-Teng Lin, un chercheur de premier plan dans les interfaces cerveau-ordinateur. Il est financé par 1,2 million de dollars du Defence Innovation Hub.