Flexible und weiche Elektroden erzeugen realistische Berührungsempfindungen mit elektrischen Signalen

BerlinForscher an der University of California San Diego haben ein neues weiches elektronisches Gerät entwickelt, das Druck- und Vibrationsgefühle auf der Haut erzeugen kann. Dies ist ein bedeutender Fortschritt in der haptischen Technologie, die realistische Tastempfindungen schaffen möchte. Die Einzelheiten zu diesem Gerät sind in einer Veröffentlichung in Science Robotics zu finden.

Das Gerät ist eine weiche, flexible Elektrode auf einem Silikonpflaster. Du kannst es wie einen Aufkleber an deinem Finger oder Unterarm tragen. Es leitet kleine elektrische Ströme durch die Haut, um Empfindungen zu erzeugen. Die Art der Empfindung variiert je nach Frequenz des Signals.

Hauptmerkmale:

• Weiche, dehnbare Elektrode
• Simulation von Druck oder Vibration
• Wie ein Aufkleber getragen
• An externe Stromquelle angeschlossen

Aktuelle Technologien verwenden oft starre Metallelektroden, die nicht gut auf die Haut passen und Schmerzen sowie unangenehme elektrische Ströme verursachen können. Um dieses Problem zu lösen, hat das Team der UC San Diego unter der Leitung von Rachel Blau und Darren Lipomi eine neuartige Elektrode entwickelt.

Die Elektrode besteht aus zwei Polymeren: PEDOT:PSS, das leitfähig und stabil ist, sowie PPEGMEA, das weich und flexibel ist. Durch die Anpassung des Verhältnisses dieser beiden Polymere entstand ein Material, das sowohl leitfähig als auch dehnbar ist. Dies ermöglicht eine gute Anpassung der Elektrode an die Haut und sorgt für eine angenehmere elektrische Stimulation.

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Blau und das Forschungsteam nutzten einen Laser, um die Polymerelektrode in ein federförmiges Design zu schneiden, das sich leicht dehnen lässt. Diese Form ermöglicht es, den elektrischen Strom gezielt auf eine bestimmte Stelle der Haut zu lenken und dabei gezielte Stimulation ohne Schmerzen zu gewährleisten.

Zehn Teilnehmer wurden mit guten Ergebnissen getestet. Wissenschaftler und Psychologen der Universität Amsterdam ermittelten den kleinsten elektrischen Strom, den Menschen auf ihren Unterarmen wahrnehmen konnten. Anschließend variierten sie die Frequenz des Stroms, sodass die Teilnehmer entweder Druck oder Vibration spürten. Höhere Frequenzen führten zu Vibrationen, während niedrigere Frequenzen Druck erzeugten.

Die Studie liefert neue Erkenntnisse darüber, wie elektrische Ströme von der Haut wahrgenommen werden, was den Weg für fortschrittliche haptische Geräte ebnen könnte. Solche Geräte könnten in verschiedenen Bereichen nützlich sein, darunter:

• Virtuelle Realität
• Medizinische Prothesen
• Tragbare Technologie

Die Forschung wurde vom National Science Foundation Programm für Behinderung und Rehabilitationstechnologie finanziert. Ein Teil der Studien fand an der San Diego Nanotechnology Infrastructure der UC San Diego statt, die ebenfalls durch einen Zuschuss der National Science Foundation unterstützt wird.

Diese Innovation kann die Interaktion zwischen Menschen und Geräten erheblich verbessern und zu fesselnderen Virtual-Reality-Erlebnissen sowie effektiveren Prothesen führen. Die weichen, schmerzfreien Elektroden könnten in vielen Bereichen eingesetzt werden und somit unsere Nutzung von digitalen Berührungsschnittstellen grundlegend verändern.