Dual-Modus E-Skin: Berührungslose & taktile Erfassung via Magnetfelder

Durch den Einsatz von Magnetfeldern haben Wissenschaftler einen elektronischen Sensor entwickelt, der sowohl berührungslose als auch taktile Reize gleichzeitig verarbeiten kann. Bisherige Versuche sind gescheitert, diese Funktionen auf einem einzigen Gerät zu kombinieren, aufgrund überlagerter Signale der verschiedenen Reize.

Das größte menschliche Organ – die Haut – ist wahrscheinlich der funktional vielseitigste Teil des Körpers. Sie ist nicht nur in der Lage, zwischen den verschiedensten Reizen innerhalb von Sekunden zu unterscheiden, sondern kann auch die Intensität von Signalen über einen breiten Bereich klassifizieren. Der neue Sensor ist ein elektronisches Gegenstück mit ähnlichen Eigenschaften und könnte das Zusammenspiel zwischen Menschen und Maschinen in Virtual-Reality-Anwendungen vereinfachen.

Aktuelle Systeme funktionieren entweder nur durch Registrierung physischer Berührung oder durch berührungsloses Tracking von Objekten. Beide Interaktionswege wurden auf dem Sensor kombiniert, der als „magnetisches mikrolektromechanisches System“ (m-MEMS) bezeichnet wurde. Der Sensor verarbeitet die elektrischen Signale der berührungslosen und taktilen Interaktionen in unterschiedlichen Bereichen, um die Herkunft der Reize in Echtzeit zu differenzieren und störende Einflüsse aus anderen Quellen zu unterdrücken.

Auf einem dünnen Polymerfilm fertigten die Wissenschaftler zunächst einen Magnetsensor an, der auf dem Riesenmagnetowiderstand (GMR) basiert. Dieser Film wurde wiederum durch eine silikonbasierte Polymerschicht (Poly-dimethyl-siloxane) versiegelt, die eine runde Kavität enthält, die präzise mit dem Sensor ausgerichtet ist. In dieser Öffnung wurde ein flexibler Permanentmagnet mit pyramidenartigen Spitzen, die von seiner Oberfläche ragen, integriert. Selbst unter gekrümmten Bedingungen funktioniert es ohne Funktionsverlust; somit kann es auf die Fingerspitze platziert werden.

Diese elektronische Haut – zusätzlich zu Virtual-Reality-Räumen – könnte auch beispielsweise in sterilen Umgebungen eingesetzt werden. Chirurgen könnten die Sensoren verwenden, um medizinische Geräte während eines Eingriffs ohne Berührung zu handhaben, was die Gefahr von Kontamination verringern würde.