Les capteurs portables ont longtemps été confrontés à un compromis entre fonctionnalité et visibilité. Les électrodes qui mesurent de manière fiable l’activité cérébrale, les signaux musculaires ou les mouvements oculaires ont généralement nécessité des composants volumineux, un câblage visible ou un gel conducteur qui laisse des résidus visibles. Pour les applications où l’apparence compte, surveillance des patients, études cognitives ou santé grand public, cette barrière de visibilité a limité l’adoption.
Une équipe dirigée par Naoji Matsuhisa au Centre de Recherche pour la Science et la Technologie Avancées de l’Université de Tokyo a maintenant développé une électrode qui disparaît effectivement sur la peau. Avec seulement 200 nanomètres d’épaisseur, environ 400 à 500 fois plus mince qu’un cheveu humain, le dispositif est invisible à l’œil nu, imperceptible au toucher, et capable de mesurer l’électroencéphalographie (EEG), l’électromyographie (EMG) et l’électrooculographie (EOG) avec une qualité de signal qui égale ou dépasse les électrodes à gel conventionnelles.
Comment l’invisibilité est obtenue
L’électrode se compose de deux couches. La couche inférieure est un substrat optiquement adapté en SEBS, un élastomère thermoplastique styrénique hydrogéné, mélangé avec 0,15 pour cent en poids de nanopoudre de dioxyde de titane. Cela crée une diffusion lumineuse diffuse qui imite étroitement les propriétés optiques de la peau humaine, éliminant la réflexion spéculaire brillante qui rend les films transparents visiblement évidents. Au-dessus se trouve un maillage conducteur de nanofils d’argent avec des intersections soudées.
Ensemble, les couches atteignent une variation de brillance de seulement 0,26 pour cent par rapport à la peau nue, et une différence de couleur RVB de moins de 3,3 pour cent. Le film s’étire à plus de 70 pour cent, bien au-delà du maximum d’environ 30 pour cent de la peau humaine, et peut être retiré avec de l’eau.
Validation auprès de 20 volontaires
Dans des expériences sensorielles impliquant 20 volontaires, ni les porteurs ni les observateurs n’ont pu détecter de manière fiable l’électrode par la vue ou le toucher, les résultats étaient statistiquement indiscernables du hasard. Dans une évaluation psychologique utilisant une tâche oddball EEG, 10 volontaires portant des électrodes à gel conventionnelles ont montré des augmentations significatives des potentiels évoqués P2 et P3, indiquant de la honte ou de l’embarras. Avec les électrodes invisibles, aucune perturbation cognitive de ce type n’a été observée.
Les électrodes ont atteint une impédance cutanée inférieure à celle des électrodes hydrogel commerciales dans la gamme de 10 à 100 Hz la plus pertinente pour l’électrophysiologie faciale, et ont enregistré avec succès les rythmes alpha EEG, les signaux EMG faciaux et les schémas de mouvements oculaires.
Défis restants
Le dispositif actuel est conçu pour une utilisation d’un seul jour et retiré avec de l’eau, pas encore adapté à une surveillance continue multi-jours. Les nanofils d’argent sont sensibles à l’oxydation par la sueur et le sébum, ce qui dégrade la conductivité avec le temps ; une passivation de surface avec un revêtement en or est prévue mais pas encore mise en œuvre. Le système repose également sur un câblage en cuivre ultra-mince pour la transmission du signal que l’article lui-même décrit comme « mécaniquement fragile et visuellement légèrement perceptible ». Un système entièrement intégré sans fil reste un objectif, pas une fonctionnalité actuelle.
Sources
- Liu Y, Ito S, Kato T, et al. « Reduction of appearance artifacts in wearable on-skin electronics. » Science Advances 12(29):eaee6417, 2026. DOI : 10.1126/sciadv.aee6417
- Nature News : Wearable sensors on the face are invisible to the eye
Traduit par Lydie