Drahtloses Interface für nervengesteuerte Prothesen

Forscher der Technischen Universität Berlin und des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration haben ein drahtloses Interface für Prothesen entwickelt. Die Verwendung des drahtlosen Interfaces kann dabei im Vergleich zu direkter Verkabelung das langfristige Infektionsrisiko reduzieren. Entsprechende Prothesen sollen im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit in absehbarer Zeit Realität werden. Die Präsentation erster Modelle (pressetext berichtete: http://www.pte.at/pte.mc?pte=071113029 ) beweist, dass die Prothesen der Zukunft nervengesteuert sein werden.

„Ein offener Zugang in der Haut zu Nerven oder Gehirn bedeutet ein langfristiges, gravierendes Infektionsrisiko“, erklärt Matthias Klein von der Abteilung Module and Board Integration Technologies des Fraunhofer-Institut IZM das Problem direkter Verkabelung gegenüber pressetext. Um das zu vermeiden, entwickeln die Berliner Forscher in Zusammenarbeit mit der University of Utah http://www.utah.edu eine drahtlose Schnittstelle. Neben der langfristigen Zuverlässigkeit ist bei der Entwicklung vor allem die Verträglichkeit ein wichtiger Faktor. „Es dürfen nur Materialien verwendet werden, die wirklich bio-kompatibel sind“, so Klein. Andernfalls würde es durch den langfristigen Kontakt mit menschlichem Gewebe zu negativen Reaktionen kommen.

Technisch funktioniert die drahtlose Schnittstelle so, dass aus einer nur wenige Millimeter großen Platte hundert feine, spitze Nadeln ragen. Die Nadel-Seite wird ins Gewebe gedrückt, die Nadelspitzen können dann die winzigen Stromimpulse der Nervenzellen aufnehmen. Das erhaltene elektrische Signal wird durch einen Chip gefiltert und verstärkt, ehe es über eine winzige Antenne nach außen weitergegeben wird. Die Stromversorgung erfolgt mittels eines von außen angelegten elektrischen Feldes. Eine interne Energieversorgung würde gelegentliche Batteriewechsel erfordern, die wiederum ein erhöhtes Infektionsrisiko brächten.

Steckt das Interface im Gewebe, muss es lernen, die Nervensignale richtig zu deuten. Der Nutzer stellt sich zum Beispiel vor, er würde seine Faust ballen. Die Software des Systems lernt durch mehrmaliges „Faust ballen“, wie das entsprechende Signal aussieht. Danach kann sie es in für eine Prothese verständliche Befehle übersetzen. Der entsprechende Lernprozess für alle Funktionen einer Gliedmaße ist zwar langwierig, mit der Zeit sollte die Prothese aber fast wie eine natürliche Gliedmaße funktionieren. Theoretisch sollte auch eine Umkehrung funktionieren, sodass Sensoren in einer Prothese Sinneseindrücke an den Körper liefern können.

Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit beschäftigen sich andere Partner mit der Entwicklung geeigneter Prothesen, die Koordination aller relevanten Projekte erfolgt laut Klein in Utah. Bis entsprechende Systeme tatsächlich zum Einsatz kommen, soll es nach medizinisch-technischen Maßstäben nicht mehr all zu lange dauern. Klein gibt an: „Die grobe Zielrichtung ist das Erreichen der Marktreife in rund fünf Jahren.“