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Hochempfindliche elektronische Haut für prothetische Geräte

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Künstliche Haut mit der Fähigkeit zum Spüren ist ein wichtiges Forschungsziel für Ingenieure, die an der Verbesserung der Prothetiktechnik arbeiten. Forscher haben in der Vergangenheit Materialien mit Sensoren entwickelt, die über einige Quadratzoll verteilt sind, aber diese haben in der Regel eine Reihe von Einschränkungen.

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Eine Sache, die viele dieser elektronischen Skins unpraktisch macht, ist die komplexe Verkabelung, die erforderlich ist, damit Hunderte, wenn nicht Tausende von unabhängigen Sensoren zusammenarbeiten. Das andere Problem ist, dass durch die Skalierung zu immer größeren E-Skin-Stücken enorm mehr Signale in Echtzeit verarbeitet werden müssen.

Jetzt haben Forscher der National University of Singapore eine E-Skin entwickelt, die mit nur einem einzigen Stromkabel funktioniert, das alle Sensoren miteinander verbindet, und die Haut ist empfindlicher als alles andere, was in der Vergangenheit entwickelt wurde.

Die Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES) des Teams ist eine Art synthetisches Nervensystem, das in andere Geräte integriert werden kann, einschließlich prothetischer Arme, Kleidung und Hilfsgeräte. Nur ein einziges, relativ starkes Kabel macht es widerstandsfähig gegen Beschädigungen, verglichen mit dem Verlassen auf Hunderte von sehr feinen Drähten. Wenn das einzelne Kabel gebrochen ist, sollte es ziemlich einfach sein, den Fehler zu finden und ihn wieder zusammenzulöten.

Das Team behauptet, dass sein System 1.000 Mal schneller ist als unser eigenes sensorisches Nervensystem, mit der Fähigkeit, Veränderungen über mehrere Sensoren hinweg innerhalb von 60 Nanosekunden zu erkennen. Darüber hinaus kann die E-Skin, wenn sie über verschiedene Objekte gelegt wird, deren Textur, Form und Weichheit erkennen. Dies geschieht innerhalb von etwa 10 Millisekunden, was fast sofort mit unserer Reaktionszeit verglichen wird.

"Die Skalierbarkeit ist ein entscheidender Faktor, da große Teile von hochleistungsfähigen elektronischen Skins benötigt werden, um die relativ großen Oberflächenbereiche von Robotern und Prothesen abzudecken", erklärt Asst Prof Tee, einer der Forschungsleiter. "ACES kann problemlos mit jeder Art von Sensor-Hautschichten kombiniert werden, zum Beispiel mit solchen, die zum Erfassen von Temperaturen und Feuchtigkeit entwickelt wurden, um eine leistungsstarke ACES-fähige elektronische Haut mit einem außergewöhnlichen Tastsinn zu schaffen, die für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann", fügte er hinzu.