Innovatieve elektronische huid nabootst menselijke pijnprikkeling in realtime

Een prototype-apparaat is ontwikkeld dat de manier waarop de menselijke huid pijn waarnemt elektronisch kan repliceren. Het apparaat nabootst de bijna directe feedbackrespons van het lichaam en kan reageren op pijnlijke sensaties met dezelfde snelheid dat zenuwsignalen naar de hersenen reizen. De kunstmatige huid reageert direct wanneer druk, hitte of kou een pijnlijke drempel bereikt.

Drie functionele prototypes

Naast het pijnprikkel-prototype heeft het onderzoekssteam ook apparaten ontwikkeld met rekbare elektronica die kunnen waarnemen en reageren op veranderingen in temperatuur en druk. Drie functionele prototypes zijn ontworpen om de belangrijkste kenmerken van de zintuigcapaciteit van de huid in elektronische vorm te leveren. Met verdere ontwikkeling kan de rekbare kunstmatige huid in de toekomst ook een optie zijn voor niet-invasieve hudentransplantaties, waar de traditionele aanpak niet haalbaar of niet werkzaam is.

Het prototype combineert drie technologieën:

1. Rekbare elektronica combineert oxidematerialen met biocompatibele siliconen om transparante, onbreekbare en draagbare elektronica te leveren die zo dun is als een sticker.
2. Temperatuurreactieve coatingen die 1.000 keer dunner zijn dan een menselijk haar, gebaseerd op een materiaal dat transformeert in reactie op warmte.
3. Hersennabootsende elektronische geheugencellen die nabootsen hoe het brein langdurig geheugen gebruikt om eerdere informatie op te roepen en te behouden.

Het druksensor-prototype combineert rekbare elektronica en langdurige geheugencellen, de warmtesensor combineert temperatuurreactieve coatingen en geheugen, terwijl de pijnsensor alle drie technologieën integreert. De sensoren zijn somatosensoren – ze repliceren de belangrijkste kenmerken van het complexe systeem van zenuwen, zenuwbanen en receptoren van het lichaam dat de menselijke perceptie van sensorische prikkels drijft.

Terwijl sommige bestaande technologieën elektrische signalen gebruiken om verschillende pijnniveaus na te bootsen, kunnen deze nieuwe apparaten reageren op echte mechanische druk, temperatuur en pijn en de juiste elektronische respons leveren. Als resultaat weet de kunstmatige huid het verschil tussen zacht aanraken van een naald met je vinger of per ongeluk jezelf ermee te prikken.