Prothesen-Sensor: BPS verbindet Tast- und Schmerzsinn in einem 2x2-Array
Veröffentlicht am: 11.10.2026 um 14:22 Uhr | Redaktion boerse-global.de
Ein Forschungsteam der Zhejiang University of Technology hat einen bioinspirierten Sensor entwickelt, der Prothesen künftig mit einer menschenähnlichen Tast- und Schmerzwahrnehmung ausstatten soll.
Wie aus einem Bericht vom 11. Oktober 2026 hervorgeht, vereint das als BPS bezeichnete System die haptische Empfindung und die Registrierung von Schmerzreizen in einem flexiblen, bimodalen 2x2-Sensorarray. Das System zielt darauf ab, künstlichen Gliedmaßen eine differenziertere Rückmeldung über mechanische Einwirkungen aus der Umgebung zu ermöglichen.
Hohe Empfindlichkeit und schnelle Reaktionszeiten
Das Sensorkonzept setzt sich aus zwei sich ergänzenden Messverfahren zusammen. Der integrierte piezoresistive Schmerzsensor erreicht im Niederdruckbereich eine Sensitivität von 57,9 kPa?¹. Dabei verzeichnet die Einheit eine Ansprechzeit von 31 Millisekunden sowie eine Erholzeit von 43 Millisekunden.
Für die haptische Wahrnehmung nutzt die Entwicklung hingegen piezoelektrische Komponenten. Dieser Teil des Sensors reagiert innerhalb einer Ansprechzeit von 5 Millisekunden und benötigt 4 Millisekunden für die Erholung. In Versuchsreihen demonstrierte das System eine hohe Haltbarkeit: Die piezoelektrische Einheit blieb nach 2.000 Lastzyklen stabil und lieferte verlässliche Messwerte.
Konditionierte Schutzreflexe im Robotertest
Über die reine Reizaufnahme hinaus verfügt das System über funktionale Mechanismen zur Schadensvermeidung. In Versuchen mit Robotern konnte die Sensoreinheit zwischen harmlosen Berührungen und potenziell schädlichen Reizen unterscheiden. Wurde ein definierter Schwellenwert überschritten, löste das System eigenständig eine Vermeidungsreaktion aus.
Der Sensor vereint zwei Messpfade in einem flexiblen 2x2-Array: einen piezoresistiven Schmerzpfad mit 57,9 kPa?¹ Empfindlichkeit und einen piezoelektrischen Haptikpfad, der in 5 Millisekunden anspricht. Wer diese Architektur für eigene Entwicklungen einordnen will, findet im kostenlosen Leitfaden die Kennzahlen, Testaufbauten und offenen Fragen bis zur klinischen Reife. Leitfaden zu bimodalen Prothesen-Sensoren jetzt anfordern
Zudem ahmte die Steuerung biologische Lernprozesse nach: Nach einem registrierten Schmerzereignis senkte das System die Warnschwelle für nachfolgende Einwirkungen ab. Dieser konditionierte Reflex soll ermöglichen, dass künstliche Gliedmaßen nach einer Überlastung schneller und vorsichtiger auf erneute Belastungen reagieren.
Erprobung am Schaft bei Unterschenkelamputationen
Die Forscher testeten den Sensor zudem am Prothesenschaft bei einer transtibialen Amputation. Bei den Versuchen wurden verschiedene alltägliche Bewegungsmuster untersucht, darunter Sitzen, Gehen, Treppensteigen sowie Springen und Laufen. Das Sensorsystem erfasste die dabei auftretenden Belastungswechsel und Druckverteilungen direkt am Übergang zwischen Stumpf und Prothese.
Ohne Rückmeldung über Berührung und Überlastung bleibt der Stumpf ungeschützt — der Sensor setzt deshalb auf einen konditionierten Reflex: Nach einem Schmerzereignis senkt das System die Warnschwelle für die nächste Belastung ab. Der kostenlose Leitfaden zeigt, wie Schwellenwerte und Vermeidungsreaktionen im Robotertest geprüft wurden und was das für Schaft-Integration bedeutet. Schutzreflex-Konzept im Leitfaden nachvollziehen
Geleitet wird das Entwicklungsprojekt an der Zhejiang University of Technology von Ye Qiu. Finanzielle Unterstützung erhält das Vorhaben unter anderem von der National Natural Science Foundation of China.
Das Team betont jedoch, dass es sich bei den bisherigen Ergebnissen um einen reinen Machbarkeitsnachweis handelt. Bis zu einem möglichen Einsatz in der klinischen Praxis und der routinemäßigen Versorgung von Patienten sind weitere Entwicklungs- und Testschritte erforderlich.
