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Künstlicher Finger mit Tastsinn

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Künstlicher Finger mit Tastsinn

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In der Abteilung für Handchirurgie an der Universitätsklinik im schwedischen Malmö werden Tag für Tag Menschen mit schweren Verletzungen operiert. Im schlimmsten Fall muss die Hand teilweise oder ganz amputiert werden. Für den Patienten bedeutet das einen gravierenden Einschnitt, den Verlust der Beweglichkeit und der Autonomie. Für viele Menschen fängt dann mit einer Prothese ein neuer Lebensabschnitt an.
Mit den künstlichen Gliedmaßen erlernt der Patient, Objekte zu greifen, zu tragen und sogar zu schreiben. Noch einen Schritt weiter sind Forscher im Rahmen eines europäischen Programms: Sie entwickeln den ersten künstlichen Finger mit Tastgefühl.
“NanoBioTact” und “NanoBioTouch” heißen die beiden Projekte, an denen mehrere Universitäten und wissenschaftliche Einrichtungen beteiligt sind. Wie hier zum Beispiel die Scuola Superiore Sant`Anna Viale in Pisa.
Grundlage für den biomimetischen Finger sind Drucksensoren, die den menschlichen Tastsinn imitieren und sich direkt mit dem zentralen Nervensystem verbinden lassen. Lucia Beccai vom Zentrum für Mikrorobotik in Pisa glaubt, dass sich die Forschung an der Funktionsweise Natur orientieren sollte. “Der menschliche Finger verfügt über eine Reihe taktiler Rezeptoren, die uns erlauben, unsere Umwelt zu ertasten. Bei der Entwicklung unserer Technologie versuchen wir, mehrere Drucksensoren in einen künstlichen Finger einzubauen.”
Um biomimetische Sensoren entwickeln zu können, haben die Forscher zunächst den menschlichen Tastsinn genau unter die Lupe genommen. An der Universität im britischen Birmingham werden Vergleichsstudien durchgeführt mit gesunden Menschen und solchen, die ihren Tastsinn verloren haben. Testpersonen wie Schlaganfallpatient Mike Peysim werden aufgefordert, zwei unterschiedliche Oberflächen zu ertasten und ihre Beschaffenheit zu erkunden. Ein Computer misst die Gehirnimpulse während der Berührung. Gehirn-Experte Alan Wing untersucht, wie die menschliche Schaltzentrale die Informationen des Tastsinns verarbeitet.
“Im Fall von Mike ist ein Teil des Gehirns beschädigt, der Rest ist intakt. Daraus erschließen wir, welche Bereiche des Gehirns für das Tastgefühl wichtig sind. Die Arbeit mit Schlaganfallpatienten, die partielle Gehirndefizite aufweisen, ist für uns äußerst aufschlussreich. Denn wir lernen, wie das Gehirn Informationen aufnimmt und verarbeitet. Das ermöglicht uns, Nervensysteme zu entwickeln, die genau so funktionieren.”
Wenn Finger über eine Oberfläche streichen, erzeugt der Abdruck Vibrationen in der Haut, mit denen feine Strukturen ertastet werden. Diese Erkenntnisse wurden auf die Roboterforschung übertragen. Das Ergebnis ist ein künstlicher Finger, der dazu in der Lage ist, die Oberflächenbeschaffenheit in 90 Prozent der Fälle zu bestimmen. Der nächste Schritt ist die Entwicklung einer künstlichen, flexiblen Haut, die es erlaubt, besagte Oberflächenvibrationen zu erspüren. Noch ist der künstliche Finger mit Tastsinn ein Forschungsobjekt. Ziel ist die baldige Markteinführung intelligenter Prothesen mit Fingerspitzengefühl.