ENGINEERINGNET.BE - De chip kan heel nauwkeurige feedback van de zenuwcellen naar motorische elementen in een kunstarm sturen zodat meer intuïtieve controle van de kunstarm mogelijk wordt. Via sensoren in de prothese kan ook feedback naar de hersenen gestuurd worden waardoor een gevoelservaring gecreëerd kan worden.
Vandaag laat armprothese-technologie al toe dat patiënten hun kunstarm en kunsthand kunnen bewegen en objecten kunnen grijpen en manipuleren. Dit gebeurt via een interface die de signalen van de zenuwen leest en die doorstuurt naar elektromotoren in de prothese.
De huidige protheses laten echter nog geen fijne motorische controle toe en ze geven patiënten ook geen haptische feedback (gevoelsfeedback). Het IMPRESS project van de universiteit van Florida (Implantable Multimodal Peripheral Recording and Stimulation System) maakt deel uit van DARPA’s HAPTIX programma dat als doel heeft een closed-loop systeem te realiseren voor de volgende generatie haptische prothese.
IMPRESS wil perifere zenuwinterfaces ontwikkelen met veel meer communicatiekanalen, een grotere densiteit van elektroden, en een grotere stabiliteit van de gedetecteerde en doorgestuurde informatie, zodat fijne motorische controle en haptische feedback in protheses mogelijk wordt.
Binnen het kader van dat project heeft imec een prototype van een ultradunne (35µm) microchip ontwikkeld in een biocompatibele, hermetische en flexibele verpakking. Op de minuscule oppervlakte van de implanteerbare chip zitten 64 electrodes (met mogelijke uitbreiding naar 128).
Dit uitzonderlijk hoge aantal elektrodes maakt zeer fijnmazige uitlezing van zenuwsignalen en precieze stimulatie van zenuwen mogelijk. Met een naald die aan de chip bevestigd is, kan het geheel ingebracht worden in de arm en bevestigd worden aan een zenuwbundel, waardoor de nauwkeurigheid nog verder wordt verbeterd.
Dit zijn aanzienlijke verbeteringen t.o.v. de huidige interface-technologie die niet alleen substantieel minder elektrodes telt maar ook rond de zenuw wordt gewikkeld waardoor hij geen contact maakt binnenin de zenuwbundel en dus veel minder nauwkeurig is.
Dries Braeken, R&D manager en projectmanager van IMPRESS bij imec: “Onze interfaces laten een veel hogere densiteit van elektrodes en een grotere flexibiliteit in opname en stimulatie toe dan elke andere technologie.
Met de realisatie van dit prototype in de eerste fase van dit project, kijken we uit naar de volgende fase waarin we onze prototype-technologie willen optimaliseren zodat het op lange termijn testen van deze implantaten mogelijk wordt.”
Dit onderzoek werd gesponsord door het Biological Technologies Office van het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) onder toezicht van Dr. Doug Weber (Space and Naval Warfare Systems Center, Pacific Grant/Contract No. N66001-15-C-4018 to the University of Florida).
