Ein neuartiges Sensorsystem – inspiriert durch das biologische Vorbild elektrischer Fische

Elektrische Fische sind in der Lage mit Hilfe ihres elektrischen Organs ein schwaches elektrisches Dipolfeld um ihren Körper aufzubauen. Hiermit führen sie eine Objektlokalisation durch, indem eine große Anzahl von Sensorzellen, die auf der Fischhaut verteilt zu finden sind, Verzerrungen des selbstgenerierten Feldes durch Objekte wahrnehmen. Zusätzlich vollziehen die Fische gezielte Bewegungen, um Größe, Form und Materialeigenschaften von Objekten erkennen zu können.

Inspiriert durch das biologische Vorbild dieser schwach elektrischen Fische hat Sabine Wolf-Homeyer im Rahmen ihrer Promotion ein neuartiges Elektrorezeptor-System zur berührungslosen Lokalisierung von Objekten in Flüssigkeiten entwickelt. Als Abstraktion der „Scanbewegungen“ der schwach elektrischen Fische wurden hierbei Lokalisationsstrategien erarbeitet, die Abtastbewegungen des Elektrorezeptor-Systems beinhalten, um eindeutig die Position eines Objekts bestimmen zu können. Im Anschluss daran hat Sabine Wolf-Homeyer ein Konzept für ein technisch nutzbares System zur aktiven Elektrolokalisation vorgestellt.

Die interdisziplinäre Arbeit spannte den Bogen von Fragestellungen aus der Biologie, über die theoretische Elektrotechnik bis in den Bereich der eingebetteten Systeme. Betreut wurde die Promotion entsprechend von einem interdisziplinären Team bestehend aus Prof. Dr. Axel Schneider, Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik (IuM) der Fachhochschule (FH) Bielefeld und Prof. Dr. Jacob Engelmann vom Exzellenzcluster CITEC der Universität Bielefeld. Das Team wurde weiterhin durch Prof. Dr. Elisabetta Chicca – ebenfalls vom Exzellenzcluster CITEC der Universität Bielefeld - unterstützt.

Sabine Wolf-Homeyer promovierte im Rahmen des mittlerweile abgeschlossenen Forschungsverbunds „Modellbasierte Realisierung intelligenter Systeme in der Nano- und Bio-Technologie – MoRitS“. Diese Zusammenarbeit von FH Bielefeld und Universität Bielefeld ermöglichte kooperative Promotionen von Doktoranden beider Hochschulen.

Sabine Wolf-Homeyer war seit 2013 als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der FH Bielefeld in der Arbeitsgruppe „Eingebettete Systeme und Biomechatronik“ im Fachbereich IuM tätig. Zuvor hat sie an der FH Südwestfalen im Verbundstudiengang Elektrotechnik den Abschluss Diplom-Ingenieurin (FH) und an der FH Bielefeld im Studiengang Optimierung und Simulation den Master absolviert.

Die Erkenntnisse aus der Arbeit flossen bereits in einen weiteren kooperativen DFG-Projektantrag (Kurztitel: „Parallaxe in elektrischen Feldbildern“) von Prof. Dr. Axel Schneider und Prof. Dr. Jacob Engelmann (Universität Bielefeld) ein. Schneider: „Durch die Ergebnisse der Arbeit von Frau Dr. Wolf-Homeyer vergrößert sich unsere Expertise zur Interpretation von Biosignalen, die auf elektrischen Feldphänomenen beruhen. Die Übertragung von Teilkonzepten aus der Arbeit auf Fragestellungen der Humanmechatronik im ISyM – beispielsweise auf den Bereich der Interpretation von gemessenen Oberflächen-Elektromyogrammen (sog. EMGs) – erlaubt einen Perspektivwechsel bei der Beurteilung altbekannter Konzepte.“ Seit dem 1. Oktober ist Sabine Wolf-Homeyer als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Campus Gütersloh beschäftigt. (swh/kb/as)