Sensorik Das Messen von Feingefühl

Redakteur: Julia Bender

Forschende der Technischen Universität München und der Universität Tokyo haben einen ultradünnen Messsensor entwickelt, der auf der Fingerkuppe getragen werden und somit wertvolle Daten für die Entwicklung neuer Technologien im Bereich der Feinmotorik liefern kann.

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Ein ultradünner Fingerkuppen-Sensor könnte in Zukunft eingesetzt werden, um beispielsweise die feinmotorischen Bewegungen eines Uhrmachers aufzuzeichnen. Die so gewonnen Daten sollen anschließend die Grundlage für neue Technologien bilden.
Ein ultradünner Fingerkuppen-Sensor könnte in Zukunft eingesetzt werden, um beispielsweise die feinmotorischen Bewegungen eines Uhrmachers aufzuzeichnen. Die so gewonnen Daten sollen anschließend die Grundlage für neue Technologien bilden.
(Bild: gemeinfrei / Unsplash)

Um herauszufinden, wie der menschliche Tastsinn genau funktioniert, haben Forscherinnen und Forscher einen Nanomesh-Sensor hervorgebracht, der den Tastsinn am Finger beim Tragen nicht beeinträchtigt und somit das Feingefühl erhalten bleibt. Die so aufgezeichneten Daten sind insbesondere für Forschungsgebiete in der Medizin, im Sport, in den Neurowissenschaften oder auch für das Erlernen von feinmotorischen Fähigkeiten von großer Bedeutung.

Bisher erwies sich die Generierung dieser Daten als schwierig, da die menschlichen Fingerspitzen sehr sensibel sind und auf kleinste spürbare Reize reagieren, was letztendlich das Messergebnis verzerren könnte. Aus diesem Grund muss ein Fingerkuppen-Sensor zum einen sehr dünn sowie flexibel sein und zum anderen trotz physischer Einflüsse wie beispielsweise Reibung zuverlässig funktionieren.

Dünner als das menschliche Haar

Der Nanomesh-Sensor, den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Tokyo nun unter der Leitung von Professor Takao Someya entwickelt haben, erfüllt diese Kriterien. Er besteht aus vier ultradünnen, nanostrukturierten Schichten, die mittels Elektro-Spinning-Prozess hergestellt werden. Eine Lage aus Polyurethan-Nanofasern, die lediglich zwischen 200 und 400 Nanometern dick sind, dient als Passivierungs- und Trägerschicht, auf die eine dünne Schicht aus Gold und eine Zwischenlage aus Parylen-umhüllten Polyurethan-Nanofasern folgt. Abschließend kommt eine Schicht aus Polyurethan- und Polyvinylalkohol-Nanofasern zum Einsatz, die die vier Lagen des Sensors mechanisch schützt. Die Goldschichten des Sensors sind in einer Linien-Matrix, die den funktionellen elektronischen Bestandteil des Sensors bildet, angeordnet. Sie entsteht, weil man das Gold auf einer Trägerschicht aus Polyvinylalkohol aufbringt und diesen anschließend wieder abwäscht, wodurch lediglich die Goldfasern erhalten bleiben.

Erste Testergebnisse sind erfolgsversprechend

Eine Testreihe der Forschenden mit 18 Probandinnen und Probanden ergab, dass der Sensor tatsächlich nicht spürbar ist und die Fähigkeit, Gegenstände zu greifen, nicht beeinträchtigt wurde. Darüber hinaus wurde der Sensor einem Belastungstest unterzogen, den er erfolgreich bestand. Auch nach über 300 Abriebversuchen mit einem Druck von einem Kilogramm pro Quadratzentimeter blieben die Fähigkeiten des Sensors erhalten.

Diese Erkenntnisse stimmen das Team positiv, dass der Sensor in Zukunft beispielsweise bei der digitalen Archivierung des Handwerks zum Einsatz kommen könnte. „Nehmen wir das feinmotorische Talent eines Uhrmachers“ sagt der Professor für Neuromuskuläre Diagnostik an der Technischen Universität München David Franklin. „Wie könnten wir die Art, wie er arbeitet, für die Nachwelt archivieren? Mit welchem Druck greift er die kleinen Einzelteilchen einer Uhr auf und wie bewegt er sie? Mit der Hilfe des Nanomesh-Sensors auf seinen Fingern könnte man sein Vorgehen genau dokumentieren.“

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