PROTHESENSTEUERUNG DURCH QUANTENSENSOREN

Was? 

Die Prothesensteuerung durch Quantensensoren ist ein innovatives Verfahren, bei dem die schwachen Magnetfelder, die durch elektrische Nervenimpulse entstehen, gemessen und in Steuerungssignale für Prothesen umgewandelt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren, die oft durch äußere Einflüsse wie Schweiß oder Haare beeinträchtigt werden, bieten Quantensensoren eine deutlich höhere Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit. Dadurch wird eine präzisere und störungsärmere Steuerung von Prothesen und Exoskeletten möglich, was die Lebensqualität von Menschen mit Amputationen erheblich verbessern kann.
 

Wofür? 

Anwendungsfelder für die Prothesensteuerung durch Quantensensoren sind insbesondere die Medizintechnik und Rehabilitation. Das Verfahren verspricht eine intuitive und reaktionsschnelle Steuerung von Prothesen, etwa um feinmotorische Aufgaben wie das Greifen kleiner Gegenstände zuverlässiger auszuführen. Auch bei Exoskeletten zur Unterstützung von Menschen mit Querschnittslähmung könnten Quantensensoren präzise Bewegungsabläufe ermöglichen. Darüber hinaus ergeben sich Potenziale für die medizinische Diagnostik: Die hochempfindliche Messung von Nervensignalen könnte helfen, Nervenschäden oder neuromuskuläre Erkrankungen präzise und frühzeitig zu erkennen und Therapiefortschritte objektiv zu dokumentieren.
 

Wie? 

Die elektrischen Signale in unseren Nervenbahnen führen zu minimalen Veränderungen im Magnetfeld. Quantensensoren können diese Veränderungen messen und damit indirekt die Nervenimpulse erfassen, die sie verursachen. Ein vielversprechendes Prinzip ist dabei der Einsatz von Stickstoff-Fehlstellen („NV-Zentren“) in Diamanten. Diese atomaren Defekte reagieren äußerst empfindlich auf Magnetfeldänderungen: Die Felder beeinflussen die Spinzustände der NV-Zentren – also deren quantenmechanische Eigenschaften –, was sich per Laser optisch auslesen lässt. Die so erfassten Signale werden anschließend in Steuerbefehle für die Prothese übersetzt. Anders als bei bisherigen Sensoren ist die Messung ohne direkten Hautkontakt möglich und dadurch weniger störanfällig.
 

Ausblick 

Die Prothesensteuerung durch Quantensensoren befindet sich noch in der Entwicklung, doch die bisherigen Laborergebnisse sind vielversprechend und demonstrieren das Potenzial der Technologie. Hürden liegen in der Komplexität und den hohen Kosten der Sensoren. Gelingen hier weitere Fortschritte, könnten alltagstaugliche Geräte entstehen, die Menschen mit Amputationen eine deutlich intuitivere Steuerung ermöglichen. Langfristig eröffnet das Prinzip – Bewegungsabsichten direkt aus Nervensignalen abzuleiten – Potenziale weit über die Prothetik hinaus: In der Chirurgie könnten Operationsroboter feinfühliger gesteuert werden, in der Industrie ließen sich Exoskelette entwickeln, die schwere körperliche Arbeit erleichtern und dabei intuitiv auf die Absichten der Tragenden reagieren.

Diese Inhalte stammen aus den "Technologie-Steckbriefen", die das Fraunhofer ISI in Modul 1