QHMI: Mensch-Maschine-Schnittstelle basierend auf Quantensensoren

Entwicklung einer neuartiger Technologie auf Basis von Quantensensoren, die zwischen Mensch und Maschine genutzt werden kann

Ziel des Verbundes ist es eine neuartige Technologie auf Basis von Quantensensoren zu erforschen, die als eine alltagstaugliche Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine genutzt werden kann. Mensch-Maschine-Schnittstellen sind ein hochfrequentierter Bestandteil unseres täglichen Lebens sowohl im Privaten, als auch im Arbeitsumfeld und der Medizin geworden. Quantensensortechnologie birgt das Potential, sehr schwache Magnetfelder, die durch elektrische Zellphänomene im Körper erzeugt werden, zu erfassen und zu nutzen. Ziel des QSENS-Clusters ist die nachhaltige wissenschaftliche, wirtschaftliche und gesellschaftliche Standortstärkung mit einzigartigen Technologien und Know-how. QHMI ist der Mensch-Maschine-Forschungsverbund im Cluster. Anhand eines Gehirn-Computer-Demonstrators und eines Muskel-Prothesen-Demonstrators wird eine erstmalige Miniaturisierung des neuartigen Sensorsystems gezeigt.

Die Miniaturisierung eines neuartigen diamantbasierten Quantensensors Im Verbund QHMI wird erstmalig diese neuartige Sensortechnologie für menschbezogene Anwendungen analysiert und demonstriert. Unterschieden wird hier eine Konfiguration für die Erfassung von Nervenaktivitäten am Gehirn und für Muskelaktivitäten am Arm. Die neu erforscht und entwickelten hochempfindlichen Sensoren basieren auf Diamant. Diese neue Magnetfeldtechnologie ermöglicht die Verwendung empfindlicher Messtechnik unter Alltagsbedingungen, so dass keine abgeschirmte Laborumgebung mehr notwendig ist.

Das erwartbare große Know-how und wirtschaftliche Potential für Life Science- und Consumerprodukte wird durch die Forschungsexpertisen der Universität Stuttgart, der Hahn Schickard–Gesellschaft, der Fraunhofer-Gesellschaft im engen Verbund mit den Technologieunternehmen Bosch, Qant und Ottobock zusammen mit der Universitätsmedizin der Charité geprägt und regional in Querschnittsaktivitäten des Verbundes QSENS verankert.

Bei diesem Projekt liefert Hahn-Schickard die für die Realisierung der Quanten-Sensoren notwendigen Enabling-Technolgien zur Verkapselung der einzelnen Komponenten und der daraus folgenden Aufbauten mithilfe der Duroplastspritzguss- und Film- Assisted Molding Technologien. Alternativ zu thermo- und duroplastischen Materialien sollen weitere mögliche Verkapselungsmaterialien wie beispielweise Schutzlacke, Silikone und Beschichtungen recherchiert und untersucht werden. Allgemein soll die Verkapselung den Schutz der Aufbauten gegenüber Umwelteinflüsse gewährleisten, die Lebensdauer der jeweiligen Bauteile verlängern und den Einsatz in rauen Umgebungen ermöglichen. Weiterführend sollen durch die Expertise im Bereich der Mikrostrukturierung die eingesetzten Materialien hinsichtlich möglicher Strukturen mit dem Ziel der direkten Optikeinkopplung untersucht und evaluiert werden. Hierfür ist es vorgesehen, diffraktive optische Elemente (DOEs) in Kunststoffoberflächen mit unterschiedlichen Technologien abzubilden. Diese Integration ermöglicht die Lichtstrahlen energieeffizient zu formen und zu teilen.