Elektronische Haut reagiert auf Schmerzen

Es wurde ein Geräteprototyp entwickelt, der elektronisch nachbilden kann, wie die menschliche Haut Schmerzen wahrnimmt. Das Gerät ahmt die nahezu sofortige Rückkopplungsreaktion des Körpers nach und kann auf schmerzhafte Empfindungen mit der gleichen Geschwindigkeit reagieren, mit der Nervensignale zum Gehirn gelangen. Die künstliche Haut reagiert sofort, wenn Druck, Hitze oder Kälte eine schmerzhafte Schwelle erreichen.

Neben dem schmerzempfindlichen Prototyp hat das Forschungsteam auch Geräte mit dehnbarer Elektronik entwickelt, die Temperatur- und Druckänderungen wahrnehmen und darauf reagieren können. Drei funktionale Prototypen wurden entwickelt, um Schlüsselmerkmale der Wahrnehmungsfähigkeit der Haut in elektronischer Form bereitzustellen. Mit der weiteren Entwicklung könnte die dehnbare künstliche Haut auch eine zukünftige Option für nicht-invasive Hauttransplantationen sein, bei denen der traditionelle Ansatz nicht praktikabel ist oder nicht funktioniert.

Der Prototyp kombiniert drei Technologien:

1. Dehnbare Elektronik kombiniert Oxidmaterialien mit biokompatiblem Silikon, um transparente, unzerbrechliche und tragbare Elektronik zu liefern, die so dünn wie ein Aufkleber ist.
2. Temperaturreaktive Beschichtungen, die 1.000-mal dünner sind als ein menschliches Haar, basierend auf einem Material, das sich in Reaktion auf Wärme umwandelt.
3. Gehirn nachahmende elektronische Speicherzellen imitieren die Art und Weise, wie das Gehirn das Langzeitgedächtnis verwendet, um frühere Informationen abzurufen und zu behalten.

Der Drucksensor-Prototyp kombiniert dehnbare Elektronik und Langzeitspeicherzellen, der Wärmesensor vereint temperaturreaktive Beschichtungen und Speicher, während der Schmerzsensor alle drei Technologien integriert. Bei den Sensoren handelt es sich um Somatosensoren, die die Schlüsselmerkmale des komplexen Systems aus Neuronen, Nervenbahnen und Rezeptoren des Körpers nachbilden, das die menschliche Wahrnehmung sensorischer Reize antreibt.

Während einige bestehende Technologien elektrische Signale verwendet haben, um verschiedene Schmerzniveaus nachzuahmen, können diese neuen Geräte auf echten mechanischen Druck, Temperatur und Schmerz reagieren und die richtige elektronische Reaktion liefern. Dadurch kennt die künstliche Haut den Unterschied zwischen dem sanften Berühren einer Nadel mit dem Finger oder dem versehentlichen Stechen.