Universität des Saarlandes: Der Körper wird wird Multitouch-Oberfläche

Mit hauchdünnen Pflastern ähnelnden Sensoren, lassen sich überall auf der menschlichen Haut Geräte wie Smartphones, -watches u.a. bedienen. Die Sensoren können selbst hergestellt werden und erlauben eine genaue Bedienung auch mit mehreren Fingern.

Hautsensor der Uni des Saarlandes Bildquelle: © Uni des Saarlandes

Der Sensor ähnelt in seiner Form einer Ohrmuschel. Klebt die Versuchsperson ihn direkt hinter das Ohr, kann sie auf ihm nach oben oder nach unten streichen, etwa um die Lautstärke zu regulieren. Das Streichen nach rechts und links wechselt das Musikstück, während das Berühren mit dem flachen Finger das Lied stoppt.

»Der menschliche Körper bietet eine große Oberfläche an, auf die man schnell zugreifen kann. Das geht sogar ohne Blickkontakt«, erklärt Jürgen Steimle, Professor für Informatik an der Universität des Saarlandes. Bislang konnten die Sensoren die Bewegungen aber nicht präzise genug messen und auch keine Mehrfinger-Gesten erkennen.

Der neue  Sensor namens »Multi-Touch Skin« ähnelt im Aufbau einem Touchdisplay, wie man es von Smartphones kennt. Zwei Elektrodenschichten, jeweils in Spalten und Zeilen angeordnet, bilden übereinander positioniert eine Art Koordinatensystem, an dessen Kreuzungspunkten ständig die elektrische Kapazität gemessen wird.

Diese verringert sich an der Stelle, an der die Finger den Sensor berühren, da die Finger elektrisch leiten und so die Ladung abfließen lassen. Diese Änderungen werden an allen Stellen erfasst und dadurch auch die Berührungen durch mehrere Finger erkannt. Um das Optimum zwischen Leitfähigkeit, mechanischer Robustheit und Flexibilität herauszufinden, haben die Forscher verschiedene Materialien untersucht.

Werden  Silber als Leiter, der Kunststoff PVC als isolierendes Material zwischen den Elektroden und der Kunststoff PET als Substrat ausgewählt, lässt sich der Sensor mit einem haushaltsüblichen Tintenstrahldrucker in weniger als einer Minute drucken.

»Damit an allen Körperstellen nutzen können, mussten wir sie von ihrer rechteckigen Form befreien. Das war ein wichtiger Aspekt«, erklärt Aditya Shekhar Nittala, der in der Gruppe von Jürgen Steimle für seine Doktorarbeit forscht. Die Wissenschaftler entwickelten daher eine Software für Designer, damit diese die Form des Sensors nach Belieben gestalten können.

In dem Computerprogramm malt der Designer zuerst die äußere Form des Sensors, dann umrandet er innerhalb der äußeren Form den Bereich, der berührungsempfindlich sein soll. Ein spezieller Algorithmus berechnet dann für diesen definierten Bereich die möglichst flächendeckende Belegung mit berührungsempfindlichen Elektroden. Anschließend wird der Sensor gedruckt. 

Ein Testprototyp des Sensors ähnelt in seiner Form einer Ohrmuschel , er klebt bei der Versuchsperson direkt hinter dem rechten Ohr. Die Versuchsperson kann auf ihm nach oben oder nach unten streichen, um die Lautstärke von Musikstücken zu regulieren. Das Streichen nach rechts und links wechselt das Musikstück, während das Berühren mit dem flachen Finger das Lied stoppt.