Zukünftig künstliche Finger dank Nanotechnik
Aufgrund der speziellen Eigenschaften der mit den Papillarlinien verbundenen Kontaktmechanik und der hohen Dichte der zahlreichen Schweißdrüsen, die sich auf diesen den Fingerabdruck bildenden Papillarlinien befinden, ist die Fingerbeere ein extrem kompliziertes System. Das von der EU geförderte Projekt Nanobiotact ("Nano-engineering biomimetic tactile sensors") erforschte die Anwendung von Fingerbeeren-Technologie für die Entwicklung prothetischer Finger. Hauptziel war die Entwicklung eines biomimetischen Tastsensors, der in das Innere der Fingerbeere eines künstlichen Finger eingearbeitet werden soll. Um dies realisieren zu können, mussten die Wissenschaftler verstehen, wie menschliche Mechanikrezeptoren arbeiten und wodurch sie beeinflusst werden, sowie auch den Prozess des Tastens und Berührens beim Menschen beschreiben. Die Projektpartner untersuchten zu Beginn die neurophysiologischen und psychologischen Parameter, welche die Texturwahrnehmung bei gesunden und sinnesbehinderten Teilnehmern beeinflussen. Sie erforschten außerdem den Einfluss der Hautreibung, den Hydratationszustand der Fingerbeere und Schmiermittel mit verschiedenen Viskositäten. Die Wissenschaftler konnten mit Hilfe modernster Verfahren der Psychophysik Schwellenwerte für Rauheits- und Schwingungserkennung, Hydrophobie und Hydrophilie sowie die Porosität der taktilen Oberfläche abschätzen. Zur Bestimmung der der Texturerkennung zugrunde liegenden Mechanismen nahm eine Gruppe von Freiwilligen unterschiedlichen Alters an Experimenten zur Stimulation durch verschiedene Typen von Oberflächen teil. Die entsprechenden Reaktionen wurden aufgezeichnet. Es wurden Reizparameter wie die Oberflächenstruktur, Normalkraft oder Gleitgeschwindigkeit über die Fingerkuppe ermittelt. Das Projekt Nanobiotact entwickelte auf Grundlage der Studienresultate einen Mikro-Dreiachsen-Kraftsensor (MicroTAF), um die aufgebrachte externe Kraft zu erkennen. Das Konsortium entwickelte überdies künstliche Fingerabdrücke, um eine spektrale Selektion und Amplifikation taktiler Informationen wie beim menschlichen Finger zu erreichen. Nanobiotact führte neue Forschungsarbeit durch, mit der ein Sensor geschaffen werden konnte, der tatsächlich die räumliche Auflösung und Empfindlichkeit der menschlichen Fingerbeere nachahmt. Nun besteht die Aufgabe, das Wissen um diese neuartige Technologie in die Industrie hinein zu verbreiten, damit Patienten mit eingeschränkter neurologischen Funktionen davon profitieren und deren Lebensqualität verbessert werden kann.
