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Stear by Ear: Ohren steuern Handprothese

Fast jeder Mensch kann die Ohrmuskulatur willentlich aktivieren, wenn er diese Fähigkeit gezielt trainiert. Das haben Wissenschaftler der Universitätsmedizin Göttingen herausgefunden. Sie wollen die elektrischen Signale, die beim Aktivieren rund um das Ohr entstehen, für neue Aufgaben nutzen.

Die Ohrmuskelaktivität wird über feine Drähte abgeleitet, die in den Ohrmuskel direkt hinter der Ohrmuschel eingebracht werden. Bildquelle: © UMG

Die Ohrmuskelaktivität wird über feine Drähte abgeleitet, die in den Ohrmuskel direkt hinter der Ohrmuschel eingebracht werden.

Hierzu entwickelten Wissenschaftler der Universitätsmedizin Göttingen (Prof. Dr. David Liebetanz, Klinik für Klinische Neurophysiologie), der Universitätsklinik Heidelberg (Priv.-Doz. Dr.-Ing. Rüdiger Rupp) und des Karlsruher Institut für Technologie (Priv.-Doz. Dr.-Ing. Markus Reischl) einen Prototypen einer Mensch-Maschine-Schnittstelle. Dieses System verbindet die Ohrmuskeln mit einer Computersteuerung über einen kleinen Chip. Er zeichnet Muskelsignale auf und überträgt sie per Funk an einen Computer.

Derzeit stehen für die Versorgung von Personen mit Unterarm- oder Handamputationen motorisierte Handprothesen zur Verfügung, bei der die Hand geöffnet und zum Greifen geschlossen werden kann. Zudem kann die Prothesenhand am Unterarm gedreht werden. Ein Problem besteht jedoch in der Ansteuerung dieser unterschiedlichen Handfunktionen, da diese mit dem derzeitigen Stand der Technik nur nacheinander angesteuert werden können. Die Hand kann also nicht gleichzeitig gedreht und geöffnet werden, wie es normalerweise der Fall ist. Dieses Steuerungsproblem konnte jetzt mit Hilfe einer innovativen Ohrsteuerung überwunden werden.

In einer Studie zeigen die Wissenschaftler um den Göttinger Neurologen Prof. David Liebetanz, dass mit der Ohrsteuerung eine gleichzeitige Ansteuerung der Handdrehung und -Öffnung bzw. -Schließung möglich ist. Hierzu verwendeten sie einen hybriden Ansatz: Das Öffnen und Schließen der Hand wurde wie bei konventionellen Steuerungen über die Unterarmmuskulatur gelenkt. Die Hand konnte jedoch zusätzlich direkt mit der Ohrmuskulatur gedreht werden. 

Mit der zusätzlichen Ohrsteuerung kontrollierten die Probanden die Handprothese wesentlich schneller, sie machten auch bedeutend weniger Fehler. Zudem zeigte sich eine hohe Robustheit des Systems, da es, anders als die konventionellen Steuerungen, nicht durch unter-schiedliche Armstellungen beeinträchtigt wurde. (me)