Medizintechnik

Smart Health mit klugen Bauteilen

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Aktuelle Highlights zur Electronica und Compamed

Elektronik ist also eine Schlüsseltechnologie für die Medizin. Und so stehen auch die neuesten Technologien und Produkte der Medizinelektronik im Fokus der aktuellen Weltleitmessen Compamed und auch der Electronica. Gerade im Bereich Sensorik tut sich hier offenbar viel. So präsentiert beispielsweise Sensirion mit dem 3DP3x auf der Compamed 2016 den kleinsten Differenzdrucksensor der Welt. Der digitale Baustein lässt sich in Geräte einbauen, in denen bislang kein Platz für Sensorik war. Der Sensor basiert auf der neuesten Generation der CMOSens Sensorchips und ist das Herzstück von Sensirions neuer Sensorplattform zur Messung von Differenzdruck und Massenfluss. Amsys wiederum zeigte kürzlich auf der elektronica eine digitale Niederdruckserie, die speziell für die Medizintechnik der Zukunft ausgelegt ist. Als Ausgangssignal steht ein digitales Drucksignal zur Verfügung, das proportional zur differentiellen Druckänderung ist. Das Besondere: ihre miniaturisierte Bauweise, die verbesserte Nulleinstellung der bidirektional differentiellen Version des SM9541 und die Messung von Unter- und Überdruck der bidirektionalen Version. Die miniaturisierten Sensoren werden in der Atemkontrolle, in Inkubatoren, in Apnoegeräten und zur Überwachung von Gasen (Flowmeter) und Filtern eingesetzt.

Von der Kugler GmbH kommen Ultrapräzisionstechnik und hochwertige Präzisionsteile für die Endoskopfertigung, für Polygonscanner für die Untersuchung und Behandlung von Augenfehlern mit Lasern, Mikro-Fokussierspiegel und komplette Systeme für die Laserstrahlführung. Auf der Compamed zeigt Kugler Lasersystemkomponenten, Mikrostrukturen, Mikrofluidteilen und Präge- und Formwerkzeugen, die alle auf eigenen Maschinen wie etwa der Micromaster gefertigt werden.

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Das CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH entwickelt Technologien für kundenspezifische optoelektronische, piezoresistive und impedimetrische Sensoren, die es jetzt auf der Compamend präsentiert. Zu den Neuheiten 2016 zählt ein optischer Sensor zur Messung des Blutflusses in der Haut. Der Sensor arbeitet nach dem Laser-Doppler-Prinzip und wird auf der Mores-Technologieplattform des Forschungsinstituts hergestellt. Lichtquellen werden dabei direkt in den Sensorchip integriert.

Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT erforscht und fertigt Bauelemente und Systeme der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik, aktuelle Beispiele sind autarke Kraftsensorschuheinlagen für akustische Ganganalyse oder hybride Elektroniksysteme für Körpermonitoring.

Im Rahmen des Forschungsprojekts Intellidrug wiederum entwickelt das Fraunhofer IBMT zusammen mit weiteren Partnern ein intelligentes Medikamentensystem, welches – im Gegensatz zu invasiv implantierten Medikamentendosiersystemen – in der Mundhöhle untergebracht ist. Die Baugröße des Systems entspricht der Größe von zwei Backenzähnen. Neben dem im Mund angeordneten eigentlichen Medikamentendosiersystem existiert eine externe Fernbedienung, deren Form einem Mobiltelefon ähnelt. Das intra-orale Gerät besteht aus Medikamenten-Reservoir, Pumpmechanismus, Ventil, Sensoren, Steuerungselektronik, Batterien und schützendem Gehäuse.

Viele medizinische Anwendungen nutzen mikro- oder nanostrukturierte Oberflächen. Die temicon GmbH bietet das gesamte Technologieportfolio für die Realisierung solcher funktionalen Beschichtungen und deren Serienproduktion etwa durch Spritzguss. Was Maschinenbau und Automotive in groß kennen, baut die Medizintechnik in winzig. Da geht es ebenso um Oberflächen und Spritzgussteile – nur nanostrukturiert.

Unter dem Stichwort innovative Mikroelektronik findet sich beispielsweise auf der Compamed European Sensor Systems, die auf die Entwicklung von Mikroelektronikmodulen spezialisiert ist. Die CorTec GmbH wiederum entwickelt und vertreibt innovative Neuroprothetik, die für Therapie und Forschung Neues eröffnet. Und bei der MAZeT GmbH handelt es sich um einen Elektronikentwicklungs- und Fertigungsdienstleister, der sich auf die Marktsegmente Medizinelektronik, Automatisierungstechnik und Industrieelektronik mit kundenspezifischen Embedded-Computing-Lösungen sowie Mixed-Signal ASIC-/FPGA-Design-Dienstleistungen fokussiert.

Turck duotec entwickelt und fertigt miniaturisierte elektronische Baugruppen, z.B. LED-Beleuchtung auf keramischen Substraten und umspritzte Sensormodule. Mit der neuen Umspritztechnologie werden elektronische Baugruppen effektive vor den Einflüssen der Heißdampfsterilisation in einem Autoklaven bei 134 Grad Celsius und zwei Bar Wasserdampfdruck geschützt. Die neue autoklavierbare Umspritztechnologie erlaubt es, Sensoren und andere elektronische Baugruppen präzise und miniaturisiert mit Kunststoffmaterialien zu umspritzen und so mehrfach für medizinische Anwendungen einzusetzen.

Oder die CMOSIS Germany GmbH, die auf der Compamed NanEye präsentiert, den weltweit kleinsten digitalen Bildsensor mit einer Seitenlänge von nur 1mm und integrierter Optik. NanEye ermöglicht es, Visualisierungen in nahezu jede mikroinvasive Prozedur zu integrieren. CMOSIS Erfahrungsschwerpunkt liegt in bildgebenden Verfahren in der Medizin, besonders im Bereich endoskopischer Geräte.

Die CSEM Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA ist eine Forschungs- und Entwicklungsfirma mit Schwerpunkt Mikrotechnologie. Ein Schwerpunkt des CSEM ist der Medizintechnik-Bereich. Beispielsweise ermöglicht CSEM die Entwicklung von Wearables. Das CSEM forscht auch an Systemen für Therapie oder Diagnose. Aspekte wie Systemdesign, Kommunikation, Sensorik und Aktorik stehen im Fokus.

Die Sixt-AGT Medtech hat den Logistik-Roboter Merlin entwickelt, der mit seiner Kühleinheit auch Laborproben transportieren kann. Das besondere an Merlin ist, dass er GPS gesteuert ist und selbstständig seinen Weg durch das Krankenhaus findet. Mit künstlicher Intelligenz ausgestattet, optimiert er einer Strecke, je öfter er sie zurücklegt. Dank seiner Sensoren erfasst und umgeht er Hindernisse. Hier bekommt das Thema Mensch-Roboter-Kollaboration eine weitere Dimension.

Roboter schwärmen in die Mikro-Montage

Robotik ist ohnehin ein Schwerpunktthema der Medizintechnik. Am Fraunhofer IBMT laufen zahlreichen Projekte zu biomedizinischen Systeme. In einigen geht es um Roboterschwärme. So erforscht ein Projekt neuartige Prinzipien der Adaption von symbiotischen multiplen Roboterorganismen. Diese Roboterorganismen bestehen aus Roboterschwärmen, die, falls das vorteilhaft sein sollte, aneinander andocken können, und so symbiotisch Energie und Computerressourcen in einer einzigen künstlichen Lebensform teilen können. Um autonom miteinander und mit der Umwelt interagieren zu können, hat jedes einzelne Robotermodul eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren.

Das Projekt I-Swarm wiederum bedeutet einen großen Schritt in der Roboterforschung, indem Experten auf dem Gebiet der Mikrorobotik in dezentralen und adaptiven Systemen mit Experten auf dem Gebiet der selbstorganisierten biologischen Schwarmsysteme zusammengebracht werden. Hauptsächlich soll der technologische Fortschritt die Massenproduktion von Mikrorobotern ermöglichen, die dann als „richtiger“ Schwarm mit bis zu 1000 Robotern eingesetzt werden können. Diese Roboter werden mit einer begrenzten, prärationalen on-board Intelligenz ausgestattet. Der Schwarm soll aus einer großen Zahl heterogener Roboter bestehen, die sich in der Art der Sensoren, Manipulatoren und ihrer Antriebsleistung unterscheiden werden. Ein solcher Roboterschwarm sollte sich bei einer Vielzahl von Anwendungen einsetzen lassen, einschließlich biologischer und medizinischer Anwendungen und der Mikro-Montage – wie sie auch die Industrie nachfragt.

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