Imec ontwikkelt implanteerbare microchip die gevoelservaring in protheses mogelijk maakt

imec, de Belgische onderzoeks- en innovatiehub op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie, demonstreert als eerste ter wereld een prototype van een implanteerbare microchip voor protheses met gevoelservaring, ook haptische protheses genoemd.

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. De chip wordt voorgesteld op imec’s jaarlijks technologieforum (ITF2017) in Antwerpen (16-17 mei 2017).

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 dit IMPRESS project heeft imec een prototype van een ultradunne (35µm) microchip ontwikkeld in een biocompatieble, 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.