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07 avril 2021

"TOUCHY Finger", un doigt humain augmenté et connecté
Une solution pour évaluer le toucher de la peau et des cheveux

Spécialiste en ingénierie du toucher, le LTDS de l’École Centrale de Lyon et du CNRS, a développé un dispositif innovant de doigt humain augmenté et connecté. En dotant simplement son doigt d’une bague équipée de capteurs, la consommatrice pourra, pour la première fois, évaluer la douceur de sa peau et de ses cheveux. Les données de la bague analysées à distance par un algorithme d’AI (Artificial Intelligence) permettront d’identifier un profil sensoriel. Des soins cosmétiques ultra-personnalisés pourront alors être proposés par les marques afin d’offrir une nouvelle expérience sensorielle à leurs clientes. Ce projet a été désigné coup de cœur du jury lors de la 6eme édition  « The Cosmetic Victories 2021 ».


En quoi consiste cette innovation ? Comment est-elle utilisée ?

Connaître et comprendre le toucher permet de pénétrer dans l’intimité du consommateur et devient un argument incontournable pour le marketing cosmétique. Le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS), pionnier et leader français dans le développement d’outils dédiés à la métrologie du toucher, a mis au point un savoir-faire et des technologies d’objectivation du toucher. Spécialisé en bio-ingénierie cutanée et capillaire, sa recherche s’intéresse aux développements des connaissances de l’interaction tactile du doigt humain lors d’un geste du toucher. Ces travaux ont permis de développer un dispositif in vivo innovant de caractérisation du toucher.

 Lorsque nous touchons la surface d’un objet avec notre index, le frottement de la peau du doigt sur la surface fait vibrer les mécanorécepteurs situés dans la pulpe du doigt. On peut imaginer ces biocapteurs comme des petits disques ultra sensibles à la vibration et à la déformation de la peau du doigt. Si c’est doux, ils génèrent de petites vibrations de quelques hertz. Si c’est rugueux, les vibrations ont une amplitude plus importante et leur fréquence est de quelques centaines de hertz. La réponse vibratoire est alors instantanément convertie en un signal électrique, puis transmis via le système nerveux central au cerveau, qui interprétera cette information en qualité sensorielle de la surface.

En s’inspirant du fonctionnement du doigt humain, le LTDS a développé un objet connecté de doigt humain augmenté capable de mesurer la douceur de la peau, cheveux et de toutes les surfaces. Comme le doigt humain, le dispositif développé est équipé de capteurs de vibration et d’un capteur de mesure de la force d’appui. Il se présente sous forme d’une demi-bague qui se glisse sur le bout de l’index. Lors du toucher d’une surface, les vibrations et la force d’appuie enregistrés par le dispositif sont transformées en un paramètre de douceur. Ces informations sont transmises à un tablette via une connexion wifi. Les résultats expérimentaux obtenus ont montré une parfaite corrélation entre les vibrations avec la classification sensorielle des groupes d’experts.

Principe de l’innovation

Comment pourrait-elle influencer le développement de produits cosmétiques et de soins personnels ?

Aujourd’hui, pour évaluer la sensation tactile de leurs produits, les industriels de la cosmétique font appel à des groupes d’experts. Ils ont pour mission de noter subjectivement la qualité sensorielle perçue sur la peau ou les cheveux. Si cette méthode donne une tendance sensorielle, en revanche elle ne permet pas de mesurer objectivement la douceur de la peau ou des cheveux. A ce jour, il n’existe aucun dispositif sur le marché de l’industrie cosmétique permettant de mesurer la douceur de la peau ou des cheveux avec un doigt humain instrumenté et connecté

En équipant simplement son doigt d’une demi-bague, la consommatrice pourra, pour la première fois, évaluer la douceur de sa peau et de ses cheveux avant et après application d’un produit cosmétique. Les données de la bague, analysées à distance par un algorithme d’AI, permettront d’identifier le profil sensoriel de la consommatrice. Des soins et produits cosmétiques ultra-personnalisés pourront alors être proposés aux consommatrices par les marques afin de leurs offrir une nouvelle expérience sensorielle.

Comment est née l'idée à la base du projet ?

L’idée est née d’un constat simple : lorsque l’on touche une surface avec son doigt, cela génère un bruit de frottement. Plus le bruit est élevé et moins la surface est douce, et inversement. La solution aurait pu être de mesurer simplement le bruit avec un microphone, mais cette solution n’est pas envisageable dans un environnement sonore perturbé avec d’autres bruits. Pour s’affranchir de ce problème, la solution trouvée a été d’utiliser un capteur de vibration appelé accéléromètre. En collant ce capteur sur un coté latéral de la pulpe du doigt, nous nous sommes aperçus que la gamme des fréquences des vibrations mesurées correspondaient à celles des mécanocepteurs, soit en 10 et 2000 Hz. Des essais expérimentaux avec des panélistes expérimentés ont alors confirmé le lien entre vibration de la pulpe du doigt et douceur d’une surface.

Si, dans un premier temps, les essais ont consisté à réaliser des mesures avec un capteur collé sur la pulpe du doigt, cette solution s'est très vite orientée vers la solution actuelle d’une demi-bague glissée sur l’index

Quels ont été les défis que vous avez dû relever sur ce projet ? Quelles compétences ou technologies ont contribué à son succès ?

Lorsqu’il n’existe aucune solution, mesurer une grandeur physique sur le vivant pour caractériser la douceur est un véritable défi scientifique et technologique. Pour le développement de cette invention, un important travail de recherche sur le comportement mécanique et tribologique de la pulpe du doigt lors du toucher d’une surface a été nécessaire. Les résultats obtenus ont permis de montrer qu’il existait une relation entre la vibration de la pulpe du doigt et la perception sensorielle et que la force d’appui du doigt était proportionnelle à la déformation de la pulpe du doigt. Ce résultat a donné lieu à un dépôt de brevet en 2021.

Compte tenu de ces résultats, nous avons alors conçu une demi-bague équipée de capteurs miniatures qui se glisse sur le doigt et dont les caractéristiques technologiques permettent de mesurer fidèlement la réponse vibratoire du doigt et sa déformation tout en laissant la pulpe du doigt libre. C’est cette innovation qui a contribué au succès de l’invention, car pour la première fois le doigt humain peut être utilisé comme un instrument de mesure de la douceur.

Zoom sur le concours "The cosmetics victories 2021"

Le projet Touchy Finger, finaliste 2021 de la 6eme édition, a été sélectionné parmi 81 projets provenant de 14 pays différents (Espagne, Italie, Pologne, Etats-Unis, Taiwan, Thaïlande, Ghana, Hongrie, Belgique, Brésil, Ukraine, Danemark, Nouvelle Calédonie et France). Nommé coup de cœur du jury pour la finale, ce projet à été salué par Marc-Antoine Jamet, président de Cosmetic Valley et secrétaire générale du groupe LVMH : « Je suis heureux également qu’un grain de sable introduit dans la mécanique de notre règlement nous ait permis de récompenser le docteur Roberto Vargiolu et le professeur Hassan Zahouani pour leur incroyable « Touchy Finger ».

En recherche d’investisseurs et/ou d’un.e CEO pour la création d’une start up dédiée à cette innovation, ce projet bénéficiera grâce à ce concours d’une large visibilité dans le secteur de la cosmétique. Il participera, les 13 et 14 octobre 2021, au COSMETIC 360, salon international de l'innovation pour la filière parfumerie-cosmétique.

 

Auteurs

Ingénieur de recherche au Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, ses domaines de recherche s’étendent de l’ingénierie du vivant (toucher, peau, cheveux) à l’identification des traces des objets archéologiques sujet de sa thèse, soutenue à l’ECL en 2008. Passionné de diffusion des savoirs, il a crée une série de BD intitulée « Comprendre la science avec Sophie ». Son actualité sur twitter @RobertoVargiolu
Professeur des Universités à l’ENI de St-Etienne, il est responsable de l’équipe Mécanique Matériaux et Procédés du Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes. Spécialiste de l’ingénierie du vivant des tissus mous et du toucher, il dirige le Centre Ingénierie du Vivant du LTDS. Il est président fondateur de la Société Francophone d’Ingénierie et d’Imagerie Cutanée qui rassemble les principaux acteurs concernés par l’étude du vieillissement cutanée.

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