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Mensch-Maschine-Schnittstelle

Quanten-Magnetfeldsensor steuert Prothesen über Nervensignale

16. Mai 2024, 9:05 Uhr | mit Material von Qant (uh)

Der Quanten-Magnetfeldsensor von Qant kann unter Alltagsbedingungen kleinste elektrische Ströme wie Nervensignale messen und so auch Prothesen steuern.

Deutsche Quantentechnologie für eine neuartige Neuro-Sensorik in der Medizintechnik: Ein kleiner Magnetfeldsensor misst feinste elektrische Ströme wie Nervensignale einfach und präzise unter Alltagsbedingungen. Der Miniatursensor kann damit Prothesen und Exoskellete über Muskelsignale steuern.

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Quantensensorik gilt neben Quantencomputing als Katalysator des technologischen Fortschritts und soll auch in der Medizintechnik einen Paradigmenwechsel einläuten. Das baden-württembergische Start-Up Q.ant, eine Ausgründung von Trumpf, hat dazu hat einen neuartigen Magnetfeldsensor entwickelt.

»Die Quantensensorik ist ein Game-Changer. Mit unseren Sensor lassen sich feinste elektrische Ströme und daraus resultierende Magnetfelder messen. Die Anwendungen reichen von der Qualitätssicherung von Festplatten bis zum Identifizieren von Fehlströmen in Leistungschips oder Batterien, selbst Maschinen und Geräte dürften sich durch Gedanken steuern lassen können,« sagt Dr. Michael Förtsch, CEO von Q.ant.

Klein, präzise und alltagstauglich für die Medizin

Der Magnetfeldsensor von Q.ant besitzt eine extrem hohe Sensitivität und mit der Größe eines Brillenetuis einzigartig kompakt. Er kann kleinste Magnetfelder im Picoteslabereich messen, was einem Millionstel des Erdmagnetfelds entspricht – und das unter Alltagsbedingungen. Bishere Lösungen erreichen eine vergleichbare Empfindlichkeit nur im Labor und durch Abkühlung der Sensoren auf den absoluten Nullpunkt (-273 °C) oder durch Aufheizen auf 150 °C.

Die Empfindlichkeit des Magnetfeldsensor reicht aus, um menschliche Muskelsignale in Nervenbahnen zu detektieren. Erst kürzlich zeigte das Unternehmen auf der Hannover Messe die Demonstration einer Handprothese: Der Magnetfeldsensor erkennt die Signale der menschlichen Muskulatur und überträgt sie an die Prothese, die sich binnen Millisekunden zur Faust schließt.

Quantensensor für 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. (uh)

Über Q.ANT
Q.ANT ist ein 2018 als Spin-off von Trumpf gegründetes Start-Up, das photonische Quantentechnologien vorantreibt und industrialisiert, im Fokus stehen Technologien zur Datengenerierung und Datenverarbeitung. Dafür entwickelt Q.ANT Quantensensoren und Photonische Prozessoren. Mit den vier Produktlinien Photonic Computing, Particle Metrology, Atomic Gyroscopes und Magnetic Sensing ist Q.ANT ein Partner für unterschiedlichste Branchen und Anwendungsfelder, die von Medizintechnik über Autonomes Fahren bis hin zu Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau und Prozesstechnik reichen. Q.ANT beschäftigt rund 100 Mitarbeitende am Standort Stuttgart.

Über Q.ANT

Q.ANT ist ein 2018 als Spin-off von Trumpf gegründetes Start-Up, das photonische Quantentechnologien vorantreibt und industrialisiert, im Fokus stehen Technologien zur Datengenerierung und Datenverarbeitung. Dafür entwickelt Q.ANT Quantensensoren und Photonische Prozessoren. Mit den vier Produktlinien Photonic Computing, Particle Metrology, Atomic Gyroscopes und Magnetic Sensing ist Q.ANT ein Partner für unterschiedlichste Branchen und Anwendungsfelder, die von Medizintechnik über Autonomes Fahren bis hin zu Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau und Prozesstechnik reichen. Q.ANT beschäftigt rund 100 Mitarbeitende am Standort Stuttgart.