Imec ontwikkelt implanteerbare microchip die gevoelservaring in protheses mogelijk maakt

Vandaag presenteert imec, ‘s werelds toonaangevende onderzoeks- en innovatiehub op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie, 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 unieke 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.
 
“Onze expertise in neuro-elektronica maakt van ons een natuurlijke partner in dit project, waarin we vandaag dan ook een belangrijke mijlpaal voorstellen voor toekomstige haptische protheses,” zei 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.”
 
“Voor deze chip werd een nieuwe technologie voor biocompatiebele omhulling gebruikt, die nanolagen van superieure diffusiebarrieres afwisselt met zeer dunne polymeerlagen met uitstekende mechanische eigenschappen,” legt Maaike Op de Beeck uit, programma manager bij imec. “Het uiteindelijke resultaat is een ultradunne flexiebele chip met een dikte die vergelijkbaar is met die van een menselijk haar, waardoor hij op een zeer weinig invasieve manier geimplanteerd kan worden.”
 
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).

 

 

Note

Over ITF België


ITF België is imec’s jaarlijkse 2-daagse technologieforum. Het is imec’s belangrijkste networking evenement voor de internationale en lokale tech wereld. Naast internationale topsprekers uit de tech industrie en exclusieve keynotes zijn er zeven thamtische breakout sessies rond verschillende technologietrends en een demo-vloer met meer dan 50 interactieve demo’s met imec’s technologie.
 
Het thema van dit jaar is: “Nano-Bytes Creating Magic”
 
Sinds het samengaan van imec en iMinds in 2016 brengt ITF2017 je een nog bredere kijk op hoe de ontwikkeling van steeds krachtigere en kleinere microchips ons zal toelaten elk object intelligent te maken en massa’s data beschikbaar te maken voor iedereeen. Door die data te combineren en te vertalen in betekenisvolle informatie kunnen echt intelligente toepassingen gemaakt worden die ons leven zullen verbeteren, en dit in domeinen als slimme gezondheidszorg, slimme steden, mobiliteit, Industry 4.0 en duurzame energie, daarbij ook rekening houdend met digitale privacy en veiligheidsoverwegingen.

 

Over imec


Imec is ’s werelds toonaangevende onderzoeks- en innovatiecentrum op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie. De combinatie van onze voortrekkersrol in microchiptechnologie en onze software- en ICT-expertise maakt ons uniek. Imec beschikt over een unieke infrastructuur en een lokaal en internationaal ecosysteem van partners in diverse sectoren. Samen werken we aan baanbrekende innovatie in toepassingsdomeinen zoals gezondheidszorg, slimme steden en mobiliteit, logistiek en Industrie 4.0 en energie.

Imec is een vertrouwde partner van bedrijven, start-ups en universiteiten, en brengt bijna 3,500 topwetenschappers uit meer dan 70 landen samen. Imec heeft zijn hoofdzetel in Leuven en R&D-groepen die verspreid zijn over een aantal Vlaamse universiteiten, in Nederland, Taiwan, de VS, China, en kantoren in India en Japan. In 2015 bedroeg de bedrijfsopbrengsten van imec 415 miljoen euro en van iMinds (sedert 21 september 2016 geïntegreerd in imec) 52 miljoen euro. Meer informatie op www.imec-int.com.

 

 

Interested in a regular update of the Life Sciences and biotech sector in Flanders?