Forscher entwickeln Drucksensoren für menschliche Fingerspitzen

Forscher an der Universität von Minnesota haben einen Silikon-Drucksensor entwickelt, der direkt auf die Hand gedruckt werden kann. In der Zukunft könnte das Gerät den Tastsinn verbessern, sowie Chirurgen bei Operationen unterstützen.

In vielen Science-Fiction Geschichten ist von bionischen Menschen und Cyborgs die Rede – nun könnte diese futuristische Technik mithilfe von 3D-Druck Realität werden. Der Materialwissenschaftler Michael McAlpine und eine Gruppe von Forschern der Universität von Minnesota in Minneapolis haben einen  Drucksensor entwickelt, der direkt auf die Hand gedruckt werden kann, um den Tastsinn von Ärzten, Soldaten und sogar Verbrennungsopfern zu verbessern.

Der 3D-Drucksensor besteht aus einem weichen, dehnbaren Silikon, was es ermöglicht das Gerät direkt auf die Haut zu drucken. Für diesen Prozess muss die Hand des Trägers abgetastet werden, um Konturen zu erkennen und zu identifizieren, wo das Druckmaterial platziert werden muss. Die Sensorteile der Vorrichtung bestehen aus einer Spule, die zwischen zwei flachen (4 mm) Schichten des Silikonmaterials angeordnet ist. Das Silikon enthält viele winzige Silberpartikel, die Strom fließen lassen. Die Spule enthält weniger Silber, jedoch leitet sie Strom wenn sie  komprimiert wird (zum Beispiel durch Drücken mit der Fingerspitze).

Die Technologie wurde bereits erfolgreich an einer künstlichen Hand getestet, sie sollte laut den Forschern aber auch mit echten, menschlichen Fingerspitzen kompatibel sein. McAlpine ist überzeugt, dass  die 3D-gedruckten Sensoren in einer breiten Palette von Anwendungen eingesetzt werden können, von militärischen Operationen bis hin zu chirurgischen Verfahren. Außerdem kann die Technik ohne Reinräume oder andere teure Ausrüstung hergestellt werden.

Eine fortgeschrittenere Version des 3D-Drucksensors könnte auf die Spitzen von chirurgischen Werkzeugen gedruckt werden um Chirurgen ausgedehnte, bionische “Fingerspitzen” zu bieten, die größere Kontrolle während einer Operation verleihen. Zusätzlich könnte der Sensor den Tastsinn des Benutzers verbessern, wenn er an ein neuronales Feedback-System angeschlossen ist. Daraus könnten besonders Menschen profitieren, die ihren Berührungssinn durch Hautschäden, wie zum Beispiel Verbrennungen verloren haben.

McAlpine stellt sich eine Zukunft vor, in der kleine, kompakte 3D-Drucker alltäglich sind. Er sagt:  “Sie können die Elektronik direkt auf den Körper drucken, indem Sie etwas benutzen, was Sie in Ihrem Rucksack herumtragen. Mit nur Rohstoffen können Sie grundsätzlich jede Art von Gerät machen – das ist ein kompletter Paradigmenwechsel, der zuvor noch nicht implementiert wurde.”

Bis die 3D-gedruckte Silikon-Sensor-Technologie aber wirklich verwendet werden kann, ist es noch ein weiter Weg. Vorerst gilt es einen 3D-Drucker zu konstruieren der in der Lag ist auf einer bewegten Oberfläche (wie der Hand) zu drucken. Die Forschung wurde in Advanced Materials unter dem Titel „3D Printed Stretchable Tactile Sensors„ veröffentlicht.