La robotique contrôlée par la pensée a connu de très importantes innovations ces dernières années, notamment dans le domaine médical. Une équipe de l’Université Technologique de Sydney (UTS) menée par le Pr Francesca Iacopi a exploré l’utilisation du graphène épitaxial (EG) cultivé sur du carbure de silicium sur du substrat de silicium pour détecter les signaux EEG avec une sensibilité élevée, dans le but de développer un nouveau biocapteur à base de carbone. L’étude a été publiée dans Journal of Neural Engineering sous le titre « Capteurs cutanés non invasifs pour interfaces cerveau-machine avec graphène épitaxial ».
Une interface cerveau-machine est un système de liaison directe entre le cerveau et un ordinateur. Les électrodes d’électroencéphalogramme (EEG) sont particulièrement intéressantes pour récolter les signaux neuronaux de manière non invasive afin d’interpréter les intentions humaines et de les traduire, par exemple, en commandes dirigées vers des robots électroniques.
Un biocapteur à base de graphène plus performant
Les chercheurs ont conçu une nouvelle électrode EEG sèche grâce à du graphène épitaxial à quelques couches cultivé sur du carbure de silicium sur des substrats de silicium pour les interfaces cerveau-machine. Les électrodes de graphène présentent des propriétés électrochimiques améliorées par rapport aux électrodes EEG sèches commerciales, en particulier une fiabilité exceptionnelle.
Le graphène épitaxial à quelques couches (EG) cultivé sur du carbure de silicium sur des substrats de silicium pourrait devenir un matériau de choix pour les électrodes EEG pouvant fonctionner avec une grande fiabilité dans des environnements externes. L’utilisation de carbure de silicium sur des substrats de silicium apporte l’avantage supplémentaire que le silicium peut être rendu flexible en l’amincissant en dessous de 50 µm d’épaisseur, ce qui serait impossible avec des substrats de carbure de silicium.
D’autres capteurs à base de graphène ont été conçus, l’étude a révélé que celui de l’UTS était d’une robustesse supérieure, permettant une utilisation prolongée et répétée même dans un environnement hautement salin. Le professeur Francesca Iacopi explique :
« Nous avons pu combiner le meilleur du graphène, biocompatible et très conducteur, avec le meilleur de la technologie du silicium. Nous en obtenons un biocapteur très résistant et robuste à utiliser. »
En outre, le capteur a démontré une réduction considérable de la résistance de contact avec la peau, empêchant la détection des signaux électriques du cerveau. Francesca Iacopi ajoute :
« Avec notre capteur, la résistance de contact s’améliore lorsque le capteur repose sur la peau. Au fil du temps, nous avons réussi à réduire de plus de 75 % la résistance de contact initiale. »
Un énorme potentiel
Améliorer les interfaces cerveau-machine pour le développement de dispositifs mains libres contrôlés par le cerveau était l’un des objectifs de cette recherche qui a bénéficié d’un financement à hauteur de 1,2 million de dollars par le Defense Innovation Hub. Mais le champ d’application de cette technologie est beaucoup vaste : industrie, défense…
