Sensor Wie eine zweite Haut: Fingerkuppen-Sensor misst Feingefühl

Redakteur: Sariana Kunze

Einen ultradünnen Nanomesh-Sensor auf der Fingerkuppe tragen und nichts spüren, das ist nun möglich. Lesen Sie, wie der Mess-Sensor wertvolle Daten für die Entwicklung neuer Technologien liefern kann.

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Ein ultradünner Nanomesh-Sensor kann den mit einer Fingerkuppe ausgeübten Druck amessen, der Tastsinn wird dabei nicht beeinträchtigt.
Ein ultradünner Nanomesh-Sensor kann den mit einer Fingerkuppe ausgeübten Druck amessen, der Tastsinn wird dabei nicht beeinträchtigt.
(Bild: Someya-Yokota-Lee Group / The University of Tokyo)

Hände und Finger sind wichtige Werkzeuge. Doch wie Tastsinn und Feingefühl genau funktionieren, lässt sich nicht einfach analysieren. Forscher benötigen Daten, um das Fingerspitzengefühl aufzeichnen zu können. Ein neu entwickelter Nanomesh-Sensor macht dies nun möglich. Er besteht aus vier ultradünnen, nanostrukturierten Schichten, die sich für die Messung des menschlichen Tastsinns eignen.

David Franklin, Professor für Neuromuskuläre Diagnostik an der Technischen Universität München (TUM), hat sich dafür mit der Universität Tokyo zusammengetan. Unter der Leitung von Prof. Takao Someya haben Forscherinnen und Forscher einen ultradünnen Sensor entwickelt, der den an einer Fingerkuppe ausgeübten Druck misst – ohne dabei Tastsinn und Feingefühl zu beeinträchtigen. Der Fingerkuppen-Sensor muss deshalb extrem dünn und flexibel sein, aber auch Reibung sowie anderen physischen Einflüssen standhalten.

Nanofasern des Fingerkuppen-Sensors dünner als menschliches Haar

Als Passivierungs- und Trägerschicht dient eine Lage aus Polyurethan-Nanofasern. Darauf folgt eine ultradünne Schicht aus Gold, eine Zwischenlage aus Parylen-umhüllten Polyurethan-Nanofasern und zuletzt wieder eine Goldschicht. Eine abschließende dünne Schicht aus Polyurethan- und Polyvinylalkohol-Nanofasern schützt die vier Lagen des Sensors mechanisch. Die Polyurethan-Nanofasern sind zwischen 200 und 400 Nanometer dünn, zweihundertmal dünner als ein menschliches Haar. Die Goldschichten sind eine Art Linien-Matrix, die den funktionellen elektronischen Bestandteil des Sensors bildet.

Testpersonen konnten Nanomesh-Sensor nicht spüren

Die Forscherinnen und Forscher führten eine Testreihe mit 18 Probandinnen und Probanden durch. Alle Testpersonen gaben an, den Sensor nicht zu spüren. „In der Vergangenheit hatten wir nur vergleichsweise grobe und steife Messinstrumente, die das Gespür im Finger sehr beeinträchtigt haben“, erklärt Franklin.

Nanomesh-Sensor dokumentiert Feingefühl eines Uhrmachers

Ein Bereich, in dem der Sensor zum Einsatz kommen könnte, wäre die digitale Archivierung von Handwerk. „Nehmen wir das feinmotorische Talent eines Uhrmachers“, sagt 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.“

Fingerkuppen-Sensor misst Objekte jeder Art

Trotz seiner dünnen Beschaffenheit ist der Sensor sehr stabil: Bei Abriebversuchen mit einem Druck von 1 kg pro Quadratzentimeter, was in etwa dem Atmosphärendruck entspricht, gingen seine Fähigkeiten nach 300 Wiederholungen nicht verloren. „Das zeigt, dass wir die Manipulation jeglicher Art von Objekten messen können – das war vorher nicht möglich“, beschreibt Franklin abschließend.

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