Doorbraak: Kwantum-magnetveld-sensor moet protheses, exoskeletten en avatars met zenuwsignalen besturen

De magnetische veldsensor wordt verder geminiaturiseerd en in de toekomst direct in protheses ingebouwd.

Technologieën aan de interface van mens en machine hebben het potentieel om hele industrieën te revolutioneren. Het Stuttgartse quantumtechnologiebedrijf Q.ANT heeft met zijn magneetveldsensor nu een belangrijke stap in die richting gezet en brengt daarmee een paradigma verschuiving teweeg. Met de nieuwe sensor kunnen de fijnste elektrische stromen eenvoudiger en nauwkeuriger worden gemeten via hun magnetisch veld dan voorheen. Daarmee is voor het eerst ook de native en intuïtieve toegang tot biosignalen mogelijk. Zo kan de dagelijkse bruikbare miniatuursensor bijvoorbeeld protheses bedienen via spier-signalen en de sensortechnologie in de medische techniek naar een nieuw niveau tillen.

Toepassing in de automobiel- en elektronica-industrie

Quantum-sensoriek wordt naast quantumcomputing beschouwd als een katalysator voor industriële vooruitgang. Q.ANT is in beide gebieden leidend en bevordert haar ontwikkelingsactiviteiten tot industriële toepassing. Een voorbeeld is de magneetveldsensor. “De quantum-sensoriek is een game-changer voor de industrie. Voor onze sensor zijn talrijke toepassingsgebieden mogelijk, of het nu in medische technologie, elektronica of de automobielindustrie is. Hiermee kunnen de fijnste elektrische stromen en de daaruit voortkomende magnetische velden worden gemeten. We creëren hier iets heel nieuws en dat zal in veel sectoren tot een heroverweging leiden. De toepassingen variëren van kwaliteitscontrole van harde schijven tot het identificeren van foutstromen in vermogenschips of batterijen, zelf machines en apparaten zouden op den duur via gedachten kunnen worden bediend,” zegt Dr. Michael Förtsch, CEO van Q.ANT.

Klein, nauwkeurig, geschikt voor dagelijks gebruik

De magneetveldsensor van Q.ANT is met zijn extreem hoge gevoeligheid ondanks compact formaat van een brillendoosje uniek. Hij maakt het mogelijk om kleinste magnetische velden in het picoteslabereik te meten, wat overeenkomt met een miljoenste van het aardmagnetisch veld — en dat onder alledaagse omstandigheden. Andere technische oplossingen bereiken een vergelijkbaar gevoeligheidsbereik alleen in speciale laboratoriumomgevingen en door de sensoren te koelen tot het absolute nulpunt (-273 °C) of door ze op te warmen tot 150 °C. De magneetveldsensor van Q.ANT is daarentegen gevoelig genoeg om zelfs menselijke spier-signalen in zenuwbanen te detecteren. Dit bewijs levert Q.ANT op de Hannover Messe: het bedrijf toont aan een opstelling met een handprothese hoe de magneetveldsensor de signalen van menselijke spieren herkent en deze doorgeeft aan de prothese, die zich vervolgens binnen milliseconden tot een vuist sluit.

Toepassingsvoorbeeld medische technologie en prothesiologie

De combinatie van gevoeligheid, minimale grootte en werking bij kamertemperatuur zonder direct lichaamscontact maken de sensor al vandaag de dag geschikt voor dagelijks gebruik. In de prothesebesturing werken magnetische signalen preciezer en betrouwbaarder dan elektrische, die bijvoorbeeld door zweet of haar op de huid kunnen worden verstoord. “De nieuwe technologie tilt de prothetische zorg voor mensen met arm- of beenamputaties naar een nieuw niveau en verbetert daarmee hun levenskwaliteit. Bovendien dragen ze bij aan een betere maatschappelijke integratie van mensen met ontbrekende ledematen,” zegt Dieter Jüptner, voorzitter van de Bundesverband für Menschen mit Arm- of Beinamputation. Daarnaast kan de sensor worden ingezet in revalidatie voor spiertraining of in de diagnose van spierdysfuncties. Zo zouden neuronale stoornissen kunnen worden herkend of de diagnostiek bij dwarslaesies kunnen worden verbeterd. Ook exoskeletten kunnen intuïtief worden bediend en dragen bij aan arbeidssafety. Voor de telemedicine zou het zelfs mogelijk zijn om in de toekomst hiermee avatars in het Metaverse te besturen.