(12.02.2012)Buchi04 schrieb: Gerne, Bionik hat mich schon immer interessiert
Na dann:
Grobe Möglichkeiten:
Protetische Gliedmaßen sind halt dadurch weit entwickelt, da durch Einbau von Servomotoren Muskel/Gelenk-Interaktionen nachgeahmt werden können. Dadurch sind einfache Funktionen wie Zugreifen, Antippen (z.B. auf Tastaturen), Halten etc. möglich, die auch das Autofahren wieder anwendbar machen.
Beim Laufen gibt es ein japanisches Forschungsteam, was eine Art Exoskelett entwickelt hat, was gehbehinderten bzw. gelähmten Personen das Laufen ermöglicht. Umgesetzt wird dies durch das stabilisierende Exoskelett und ähnliche Technik wie in der Robotik über Motoren und Hydraulik.
Gesteuert werden diese Systeme über Muskelimpulse des Stumpfes, die an einen integrierten Chip weitergegeben und umgesetzt werden. Impulse können auch durch selbstständige Betätigung ausgelöst werden wie im Falle des Exoskeletts, da über die Beine keine Muskelimpulse mehr realisiert werden können. Das Ganze ist also quasi ein Rollstuhl mit Beinen statt Rädern.
Organe können noch nicht synthetisch ersetzt werden. Hier wird weiterhin die Transplantation oder Ektomie (Entfernung) durchgeführt. Es gibt bereits Laborversuche über die Anzucht von Körperteilen aus Stammzellen bzw. undifferenzierten Basiszellen. Jeder kennt bestimmt das Bild mit der Maus mit dem Ohr auf dem Rücken.
Grob erklärt wird dies erreicht durch Einsetzen von im Labor angezüchteten Knorpelzellen, auf Schlau Chondroblasten, die dann proliferieren (ausbreiten) und über ihren genetischen Code ihre einprogrammierte Form annehmen. Dieses Gebilde wurde dann der Maus unter die Haut gesetzt.
Die Maus selbst hat damit also nur insofern zu tun als das man beweisen wollte, dass sich dieses Knorpelgebilde auch einsetzen lässt. Das Ohr wächst mitnichten direkt auf dem Rücken der Maus
Die Stammzellforschung arbeitet daran Gewebe künstlich im Labor wachsen lassen zu können. Angewendet wird dies schon in der Hauttransplantation, wo Hautgewebe künstlich nachgezüchtet werden kann.
Spezielle Bereiche nehmen
Augen und Gehör ein, wo über fast unsichtbare Hörgeräte enorme Hörverbesserung erreicht werden kann, bzw. Linsenimplantation und Laserkorrektur Schädigungen der Augenlinse korrigiert werden können. Ist das Organ jedoch völlig zerstört, gibt es bisher keinen Ersatz. Ein fehlendes Auge kann nicht ersetzt werden. Gleiches bei geschädigtem Innenohr.
Es gibt auch viele Fortschritte der
Schrittmacher Technologie, wobei das weniger zu Bionik zählt. Neueste Entwicklung ist ein Gehirnschrittmacher für z.B. Epileptiker. Dieser Schrittmacher macht nichts anderes als in regelmäßigen Abständen passende Medikamente (Antikonvulsiva, Krampfhemmer) direkt an die belasteten Nervenzentren des Gehirns abzugeben, um eine schnelle und gezielte Wirkung zu erreichen. Dies wird z.Z. am Tier erforscht. Ein Projekt am Menschen ist bereits in Planung.
Probleme der Bionik:
Es gibt bisher kein sinnvolles, synthetisches Material, was die Muskelkontraktion nachmacht, sich also bei Impulsen zusammen ziehen kann. Daher muss wie in der Robotik auf rein mechanische Methoden zurückgegriffen werden.
Ein weiteres Problem stellt die Übertragung der Impulse an die künstliche Gliedmaße dar. Bisher ist es nur möglich die Muskelenden des Stumpfes zu trainieren und an ihnen Sonden anzubringen, die das Zusammenziehen der Muskelenden an den Chip weiter geben und so eine einfache Bewegung in Gang setzen.
Die Übertragung der Signale der Nerven ist nicht möglich. Das Problem beruht auf folgendem Mechanismus: Ein Nerv gibt seinen Impuls nicht rein physikalisch-elektrisch weiter wie ein Stromkabel, sondern chemo-elektrisch, also durch Konzentrationsgradienten der Ionen Kalium, Calcium, Chlor, Magnesium etc. Man steht also vor dem Problem, dieses chemische Ionengefälle auf einen rein elektrischen Puls für ein Kabel umzusetzen.
Dieses Problem ist auch gleichzeitig das Hauptproblem der Bionik, da die Linsentechnik sehr weit ist, aber es nicht mit dem Sehnerv des Kopfes verbunden werden kann. Auch fortschrittliche Gyroskope können so nicht das Innenohr ersetzen.
Abschließender Hinweis: Die Bionik hat fast keine Relevanz bei Tieren, da die heutigen Protesen aktive Kontrolle und Training benötigen, was mit Tieren nur schwerlich erreicht werden kann. Wie will man ihnen ihren Zustand erklären und klar machen, was sie nun zu tun haben?
So, das war nun mal ein ganzer Haufen^^