Faszination Technik Prothesen, Exoskelette und Avatare mit Nervensignalen steuern

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In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: einen Quanten-Magnetfeldsensor, der Prothesen, Exoskelette und Avatare mit Nervensignalen steuern soll.

Technologien an der Schnittstelle von Mensch und Maschine haben das Potenzial, ganze Industriebereiche zu revolutionieren. Das Stuttgarter Quantentechnologie-Unternehmen Q.ANT hat mit seinem Magnetfeldsensor nun einen entscheidenden Schritt in diese Richtung getan und will damit einen Paradigmenwechsel einleiten.

Mit dem neuen Sensor lassen sich feinste elektrische Ströme über deren Magnetfeld einfacher und präziser messen als bisher. Damit ist so auch erstmals der native und intuitive Zugang zu Biosignalen möglich. So kann der alltagstaugliche Miniatursensor beispielsweise Prothesen über Muskelsignale steuern und die Sensorik in der Medizintechnik auf ein neues Niveau heben.

Einsatz in der Automobil- und der Elektronikindustrie

Quantensensorik gilt neben Quantencomputing als Katalysator industriellen Fortschritts. Q.ANT treibt seine Entwicklungsaktivitäten bis zur industriellen Anwendungsreife voran. Ein Beispiel ist der Magnetfeldsensor. „Die Quantensensorik ist ein Game-Changer für die Industrie. Für unseren Sensor kommen zahlreiche Anwendungsbereiche in Betracht, sei es in der Medizintechnik, der Elektronik- oder der Automobilindustrie. Mit ihm lassen sich feinste elektrische Ströme und daraus resultierende Magnetfelder messen. Wir schaffen hier etwas ganz Neues und das wird in vielen Branchen zu einem Umdenken führen. Die Anwendungen reichen von der Qualitätssicherung von Festplatten bis zum Identifizieren von Fehlströmen in Leistungschips oder Batterien, selbst Maschinen und Geräte dürften sich irgendwann durch Gedanken steuern lassen können.“ sagt Dr. Michael Förtsch, CEO von Q.ANT.

Faszination Technik

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Extrem hohe Sensitivität trotz kompakter Größe

Dabei ist der Magnetfeldsensor von Q.ANT mit seiner extrem hohen Sensitivität trotz kompakter Größe eines Brillenetuis einzigartig. Er ermöglicht die Messung kleinster Magnetfelder im Picoteslabereich, was einem Millionstel des Erdmagnetfelds entspricht – und das unter Alltagsbedingungen. Andere technische Lösungen erreichen einen vergleichbaren Empfindlichkeitsbereich nur in besonderen Laborumgebungen und durch Abkühlung der Sensoren auf den absoluten Nullpunkt (–273 °C) oder durch Aufheizen auf 150 °C.

Der Magnetfeldsensor von Q.ANT ist dagegen empfindlich genug, um sogar menschliche Muskelsignale in Nervenbahnen zu detektieren. Den Nachweis erbrachte Q.ANT auf der Hannover Messe: Das Unternehmen zeigte an einem Aufbau mit einer Handprothese, wie der Magnetfeldsensor die Signale der menschlichen Muskulatur erkennt und sie an die Prothese überträgt, die sich daraufhin binnen Millisekunden zur Faust schließt.

Anwendungsbeispiel Medizintechnik und Prothetik

Die Kombination aus Sensitivität, minimaler Größe und Betrieb bei Raumtemperatur ohne direkten Körperkontakt machen den Sensor bereits heute alltagsreif. In der Prothesensteuerung funktionieren magnetische Signale präziser und zuverlässiger als elektrische, die beispielsweise durch Schweiß oder Haare auf der Haut gestört werden können. „Die neue Technologie hebt die prothetische Versorgung von Menschen mit Arm- oder Beinamputation auf eine neue Ebene und verbessert damit deren Lebensqualität. Außerdem tragen sie zu einer besseren, gesellschaftlichen Integration von Menschen mit fehlenden Gliedmaßen bei.“ sagt Dieter Jüptner, Präsident des Bundesverbands für Menschen mit Arm- oder Beinamputation.

Darüber hinaus lässt sich der Sensor in der Rehabilitation zur Muskeltrainingssteuerung oder in der Diagnostik von Muskeldysfunktionen einsetzen. So könnten sich damit neuronale Störungen erkennen oder die Diagnostik bei Querschnittslähmungen verbessern lassen. Auch Exoskelette lassen sich intuitiv steuern und tragen zur Arbeitssicherheit bei. Für die Telemedizin wäre sogar denkbar, in Zukunft damit Avatare im Metaverse zu steuern.

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