- Onderzoek
- 5 min
- 04/03/2026
Sluitstuk | De flexibele toekomst van bionische ledematen
Slimmere protheses met minder bedrading dankzij flexibele elektronica
Slimme kunstledematen kunnen bijna net zo functioneren als een echte arm, hand of been. Maar er geldt: hoe vloeiender en geavanceerder de bionische prothese werkt, hoe meer draden er weggewerkt moeten worden. Met flexibele elektronica ontwikkelde TU/e-onderzoeker Kyle van Oosterhout prothesetechnologie die als een tweede huid aansluit.
Voor de sportieve PhD-student – hij is een frequente skiër, snow- en wakeboarder en is bijna elk weekend op de judomat te vinden – is een leven zonder arm of been lastig voor te stellen. Maar uit de verschillende gesprekken die Kyle van Oosterhout tijdens zijn promotietraject voerde, weet hij ook dat een ongeluk in een klein hoekje zit. En dat een goede prothese écht verschil kan maken.
Met die wetenschap heeft hij zich de afgelopen jaren ingezet om de eerste stappen te zetten voor een nieuwe generatie bionische ledematen, gebaseerd op flexibele elektronica. Donderdag 5 maart verdedigt hij zijn proefschrift aan de faculteit Electrical Engineering.
Kluwen draden
Hij kan moeilijk stilzitten, erkent Van Oosterhout lachend. En zelfs in zijn proefschrift is beweging niet ver weg. Want wanneer je er snel doorheen ‘ratsjt’, verandert het in een flipboekje en toont de bionische arm zijn ‘spierballen’. Van Oosterhout, met een knipoog: “Dat gaat wel heel wat beduimelde boekjes opleveren.”
Hij vervolgt op serieuze toon: “Vloeiend bewegen is voor ons zo’n vanzelfsprekendheid. Met een prothese is dat veel lastiger. Dankzij AI is er steeds meer mogelijk, maar er komen ook steeds meer draden uit zo’n slimme prothese.”
Omdat zo’n kluwen draden beperkingen voor de drager oplevert, zocht Van Oosterhout naar een oplossing die meer mobiliteit en comfort biedt. Door de ontwikkeling van een prothese met flexibele elektronica hoopt hij dat deze uiteindelijk als een tweede huid kan aansluiten op de eigen ledemaat, legt hij uit.
Vloeiend koffie drinken
“Als je je koffiemok wilt pakken, sturen je hersenen via je zenuwen elektrische signalen naar je spieren. Die signalen worden omgezet in beweging, zodat jij koffie kunt drinken. Via de huid kun je de elektrische zenuwsignalen opvangen en daarmee een prothese laten bewegen. Zo sturen je hersenen dan een kunstarm aan.”
Voor vloeiende bewegingen is een elektrisch circuit nodig met veel kanalen, dat bovendien relatief veel stroom verbruikt. Huidige slimme protheses hebben daarom een “flinke installatie”, zoals Van Oosterhout het omschrijft. Binnen het Emerging Technologies Lab, onderdeel van de onderzoeksgroep Integrated Circuits, bekijken onderzoekers hoe ze de snelgroeiende flexibele elektronicatechnologie kunnen gebruiken om bionische ledematen te optimaliseren. Van Oosterhout laat nu zien dat prothese-elektronica daadwerkelijk efficiënter en nauwkeuriger kan door het gebruik van flexibele printplaten.
Kinderschoenen
Achter zijn laptop creëerde hij een nieuw systeem. “Ik heb er versterkers uit de jaren zeventig van de vorige eeuw bij gepakt. We wilden van veel kanalen naar zo min mogelijk gaan, maar wel met een nauwkeurig signaal. Met het ontwerp van een nieuwe versterker en multiplexer lukte dat in ieder geval in een simulatie.”
Omdat de technologie nog in de kinderschoenen staat, was het daadwerkelijk produceren nog even lastig, vertelt Van Oosterhout. “Een startend bedrijf in het Verenigd Koninkrijk kon ons uiteindelijk helpen om de flexibele elektronica te printen. En omdat we een van de eerste klanten waren, kregen we ook de wafer – een ronde (flexibele) ondergrond die wordt gebruikt bij de productie van microchips – meegestuurd.”
Het aansluiten van de flexibele chip op bestaande elektronica bleek een onvoorziene uitdaging, waarbij gouden staafjes, veertjes en speciale lijm – “die alleen in één richting connectief is” – kwamen kijken. Maar uiteindelijk kon het echte testen beginnen. En waar zou je zijn zonder goede collega’s?, lacht Van Oosterhout. “Zij fungeerden als proefpersoon. Met het flexibele systeem op hun onderarm zagen we op een groot scherm dat het lukte om een simulatieprothese te laten bewegen. Dat was wel even een kippenvelmoment.”
In samenwerking met Universiteit Twente, waar veel expertise aanwezig is op het gebied van prothese-aansturing, optimaliseren onderzoekers het prototype van Van Oosterhout nu verder.
Palmboom
Daarnaast werkte de promovendus samen met het UMC Utrecht Hersencentrum, om de flexibele technologie te gebruiken voor verlamde mensen met het locked-in-syndrome (LIS). “Daarbij raken patiënten volledig verlamd, bijvoorbeeld als gevolg van ALS. Ze kunnen niet meer communiceren, maar zijn wel bij bewustzijn. Een brain-computer-interface kan hen helpen met de communicatie, wat al een flinke vooruitgang zou opleveren.”
Binnen het Hersencentrum lopen studies, waarbij ze bij LIS-patiënten een klein gaatje in de schedel maken om een grid vol elektrodes te kunnen plaatsen, legt Van Oosterhout uit. “Er loopt dan letterlijk een ‘palmboom’ aan draden het hoofd uit, via een dunne cilinder. Door de open verbinding met de hersenen ligt infectiegevaar continu op de loer.”
Flexibele elektronica biedt in deze situatie volgens Van Oosterhout veel voordelen. “Een van de grote problemen met de huidige implantaten is de warmteontwikkeling. Er is relatief veel stroom nodig om zo min mogelijk ruis aan de toch al complexe hersensignalen toe te voegen. Dat zouden we met flexibele circuits kunnen afvangen.”
Verbeteren patiëntenzorg
De implantdata van de huidige studies gebruikte Van Oosterhout om een eerste stap te zetten in de ontwikkeling van een brain-computer-interface met flexibele elektronica. De eerste resultaten zien er veelbelovend uit. Dat motiveerde hem om de technologie als postdoc verder te ontwikkelen, vertelt hij enthousiast.
“We kijken nu hoe we een signaal kunnen versterken zonder ruis toe te voegen en hoe we dat signaal kunnen digitaliseren. Want uiteindelijk hopen we de stap te kunnen zetten naar draadloze overdracht, om die uitstekende bundel kwijt te raken. Ik heb lang getwijfeld of ik geneeskunde moest gaan studeren. Het is heel mooi hoe ik nu met innovatieve technologie ook kan bijdragen aan patiëntenzorg.”
PhD in the picture
Wat zien we op je proefschriftkaft?
“Een gedeelte van mijn buigbare elektrische circuits, op de waferplaat die we meegestuurd kregen. Een gelukje als een van de eerste klanten van een startend bedrijf, want dat gebeurt nu niet meer.”
Je bent op een verjaardagsfeestje. Hoe leg je in één zin uit wat je onderzoekt?
“Dat ik een nieuwe technologie ontwikkel met flexibele chips om mensen te helpen hun prothese aan te sturen. Ik werk aan robotarmen, dus eigenlijk.”
Hoe blaas je naast je onderzoek stoom af?
Van Oosterhout bladert even in zijn proefschrift. “Ik heb voor mijn CV een foto gemaakt die zoveel mogelijk over mezelf vertelt. Als je goed kijkt zie je al mijn hobby’s terug: een judoband, Dungeons & Dragons attributen, een microfoon omdat ik graag als zanger met mijn band Resonator op het podium sta.” (zie foto onder het kader)
Welke tip had je als beginnende PhD-kandidaat willen krijgen?
“Niet alles hoeft meteen in het begin goed te gaan. Ook van tegenslagen leer je en ze helpen je door je promotietraject heen te komen. De laatste anderhalf jaar verzamel je uiteindelijk toch de meeste resultaten.” Hij glimlacht. “Maar als beginnende promovendus had ik mezelf ook niet geloofd.”
Wat is je volgende hoofdstuk?
“Als postdoc ga ik nu verder waar ik als promovendus ben gebleven en verfijn ik geïntegreerde circuits voor brain-computer interfaces. Ik wil laten zien dat je ook in Nederland toponderzoek in een internationale omgeving kunt doen. Mijn vrouw heeft hier haar werk en we willen graag ‘settelen’, jarenlang buitenland is voor ons nu niet passend.”
Discussie