Bimodale „elektronische Haut“

Durch die Nutzung von Magnetfeldern haben Wissenschaftler einen elektronischen Sensor entwickelt, der sowohl berührungslose als auch taktile Reize gleichzeitig verarbeiten kann. Bisherige Versuche, diese Funktionen auf einem einzigen Gerät zu vereinen, scheiterten bisher an überlappenden Signalen der verschiedenen Stimuli.

Das größte menschliche Organ – die Haut – ist wahrscheinlich der funktional vielseitigste Teil des Körpers. Es ist nicht nur in der Lage, innerhalb von Sekunden unterschiedlichste Reize zu unterscheiden, sondern auch die Intensität von Signalen über einen weiten Bereich zu klassifizieren. Der neue Sensor ist ein elektronisches Pendant mit ähnlichen Eigenschaften und könnte das Zusammenspiel von Mensch und Maschine in Virtual-Reality-Anwendungen vereinfachen.

Aktuelle Systeme funktionieren entweder, indem sie nur physische Berührungen registrieren oder Objekte berührungslos verfolgen. Beide Wechselwirkungswege wurden auf dem Sensor kombiniert, der als „magnetisches mikroelektromechanisches System“ (m-MEMS) bezeichnet wird. Der Sensor verarbeitet die elektrischen Signale der berührungslosen und der taktilen Interaktionen in verschiedenen Regionen, um die Herkunft der Reize in Echtzeit zu unterscheiden und störende Einflüsse aus anderen Quellen zu unterdrücken.

Auf einem dünnen Polymerfilm stellten die Wissenschaftler zunächst einen Magnetsensor her, der auf dem Giant Magneto Resistance (GMR) beruht. Diese Folie wiederum wurde durch eine siliziumbasierte Polymerschicht (Polydimethylsiloxan) versiegelt, die einen runden Hohlraum enthielt, der genau auf den Sensor ausgerichtet war. In diesen Hohlraum wurde ein flexibler Permanentmagnet integriert, aus dessen Oberfläche pyramidenartige Spitzen herausragen. Selbst unter gekrümmten Bedingungen funktioniert es, ohne seine Funktionalität zu verlieren; somit kann es auf der Fingerkuppe platziert werden.

Diese elektronische Haut könnte – neben Virtual-Reality-Räumen – beispielsweise auch in sterilen Umgebungen eingesetzt werden. Chirurgen könnten die Sensoren verwenden, um medizinische Geräte zu handhaben, ohne sie während eines Eingriffs zu berühren, was die Kontaminationsgefahr verringern würde.