ArchivDeutsches Ärzteblatt45/2015COMPAMED 2015: Trend zur Miniaturisierung hält an

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COMPAMED 2015: Trend zur Miniaturisierung hält an

Jopp, Klaus; Spielberg, Petra

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Die Messe der Medizintechnik-Zulieferer findet erstmals zeitgleich zur Medica statt. Dabei zeigt sich, dass die Entwicklung immer kleinerer Systeme voranschreitet.

Der Markt für Medizintechnik
und Medizinprodukte ist sehr dynamisch und der Innovationszyklus deutlich kürzer als in anderen Branchen. Dabei bildet oft bereits die Entwicklungskompetenz der Zulieferer den Ausgangspunkt für teils bahnbrechende Innovationen für eine effiziente medizinische Versorgung. Wie groß das Spektrum der Medizintechnik-Zulieferer ist, darüber gibt die Fachmesse Compamed einen Überblick. Die Messe findet erstmals zeitgleich zur Medica vom 16. bis 19. November 2015 in Düsseldorf statt. Das Angebot reicht von winzigen Sensoren bis zu raumfüllenden Verpackungsmaschinen, von innovativen Materialien bis zu raffinierten Mikrosystemen, vom mobilen Diagnostikgerät bis zu Electronic Manufacturing Services.

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Der Bedarf an immer kleineren Systemen in der Medizintechnik ist groß. „Die Life-Science-Industrie weist eine steigende Nachfrage nach Miniaturisierung, Mikrostrukturierung und Integration von optischen und elektrischen Funktionen in kostengünstigen Komponenten auf“, bestätigt Peter Kirkegaard, CEO der schweizerischen IMT Masken und Teilungen AG.

IMT deckt diesen Bedarf mit dem Einsatz von Fertigungstechnologien aus der Halbleiterindustrie. Auf Basis von Glas fertigt das Unternehmen Mikrokanäle, Durchgangslöcher, Elektroden, optische und elektrische Beschichtungen, Wellenleiter und Gitter – die kleinsten Strukturen haben Abmessungen von nur noch 150 Nanometern. Ihre Einsatzgebiete sind unter anderem Lab-on-a-Chip-Systeme.

Vollintegrierte Lab-on-a-Chip-Systeme für die Vorortdiagnostik und Umweltanalytik – hier mit einem neuartigen hochsensitiven SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy)-Biosensor, der vor jedem Messvorgang mit einem Laser neu erzeugt wird. Foto: Andreas Morschhauser/Fraunhofer ENAS
Vollintegrierte Lab-on-a-Chip-Systeme für die Vorortdiagnostik und Umweltanalytik – hier mit einem neuartigen hochsensitiven SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy)-Biosensor, der vor jedem Messvorgang mit einem Laser neu erzeugt wird. Foto: Andreas Morschhauser/Fraunhofer ENAS

Ebenfalls als Auftragsfertiger ist die Micreon GmbH tätig. Das Unternehmen zählt zu den weltweit anerkannten Spezialisten für die Mikrobearbeitung mit Ultrakurzlasern im Piko- und Femtobereich. Bei der Herstellung von medizinischen Implantaten, Instrumenten oder Messgeräten in der Medizintechnik nimmt der Laser zunehmend eine wichtige Position ein. Da bei medizinischen Produkten höchste Präzision und Qualität gefordert sind, eröffnen sich gerade für Ultrakurzpuls-Laserverfahren immer neue Anwendungsmöglichkeiten. Beispiel Stents aus organischen Materialien: Da die bioresorbierbaren Polymere sehr temperaturempfindlich sind, ist der Femtosekundenlaser das einzige Werkzeug, mit dem die extrem fein strukturierten Bauteile ohne Beschädigung gefertigt werden können.

IMT und Micreon sind mit weiteren rund 50 Ausstellern auf dem Gemeinschaftsstand des Fachverbandes für Mikrotechnik (IVAM) vertreten. Schwerpunkte auf dem IVAM-
Gemeinschaftsstand in Halle 8a sind miniaturisierte Komponenten, funktionale Materialien und hochpräzise Verfahren, die Medizintechnikprodukte zukünftig kostengünstiger, sicherer und zuverlässiger machen sollen. Sie können etwa für die Herstellung mobiler Analyse-, Therapie- und Kontrollgeräte genutzt werden.

Durch Sensoren zum Beispiel in Matratzen oder der Kleidung von Patienten können Körperfunktionen überwacht und im Notfall ein Arzt verständigt werden. Auf Intensivstationen könnte tragbare Sensorik dazu beitragen, die Menge an Großgeräten und die Verkabelung der Patienten auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Weitere Beispiele für Wearables sind autarke Kraftsensor-Schuheinlagen zur akustischen Ganganalyse, mobile Atemgasanalysesysteme oder ein Medikamentendosiersystem für herausnehmbare Zahnprothesen. So können zum Beispiel Parkinson-Medikamente direkt an die Mundschleimhaut abgeben werden.

Funktionale Schuheinlage mit integrierter Sensorik
Funktionale Schuheinlage mit integrierter Sensorik

„Auch die Themen Photonik und Lasertechnologie halten zunehmend Einzug in die Medizintechnik“, sagt Mona Okroy-Hellweg, IVAM. Ein Grund dafür seien die stetig steigenden Ansprüche an die Zuverlässigkeit und Präzision von Geräten. „Optische Verfahren, zum Beispiel bei minimalinvasiven Operationsverfahren oder bei der Bildgebung, haben sich als besonders risikoarm und patientenfreundlich erwiesen. So ersetzen Laserstrahlen bei chirurgischen Eingriffen blutungsfrei das Skalpell, und Hightech-Mikroskope ermitteln die perfekte, personalisierte Passform von Implantaten.“ Interoralkameras, die 3-D-Bilder von Zähnen machen, trügen dazu bei, dass die bisher notwendigen Abdrücke künftig überflüssig würden, da die erhobenen Daten direkt zur Herstellung von Zahn-Implantaten verwendet werden könnten.

Analysesystem für die „Point of Care“-Diagnostik. Fotos: Fraunhofer ISIT
Analysesystem für die „Point of Care“-Diagnostik. Fotos: Fraunhofer ISIT

Der Fachverband richtet dieses Jahr darüber hinaus wieder das „High-Tech-Forum“ (Halle 8a) aus. Eine Session behandelt mit dem VTT Technical Research Centre of Finland ein Thema, das immer mehr auch in der Medizintechnik an Bedeutung gewinnt: gedruckte Elektronik. Eine zweite Session widmet sich dem Thema „Laser – Optik – Photonic“. „Da viele Sensorhersteller auf unserem Stand vertreten sind, arbeiten wir zudem an einer Session zum Thema Smart Sensor Solutions“, so Okroy-Hellweg.

Im Trend liegen weiterhin optische Verfahren für eine bessere Diagnostik. So entwickeln seit April 2015 das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS, die sächsische Firma EDC Electronic Design Chemnitz GmbH und die kanadische Firma Preciseley Microtechnology Corperation gemeinsam ein Mikro-Opto-Elektro-Mechanisches System für die optische Kohärenztomographie (Optical Coherence Tomography – OCT). Die angestrebte Lösung soll eine hochaufgelöste In-vivo-OCT-Diagnostik ermöglichen.

Die OCT basiert im Gegensatz zur Sonographie nicht auf einem akustischen Verfahren, sondern auf optischer Interferometrie (Abstandsmessung). Der Vorteil gegenüber konkurrierenden Verfahren ist die hohe Eindringtiefe in das Gewebe mit hoher Auflösung. Erst durch den Einsatz integrierter piezoelektrischer Sensoren und einer anwendungsspezifischen integrierten Regelungsschaltung kann eine Erhöhung der Präzision des OCT-Verfahrens bei gleichzeitiger Miniaturisierung erreicht werden. Dadurch ist es möglich, einen hochpräzisen Kohärenztomographen in ein Endoskop zu integrieren und nicht-invasiv dreidimensionale Aufnahmen von Gewebestrukturen zu erhalten.

IMT stellt individuell gefertigte Mikrostrukturen in metallischen und dielektrischen Schichten auf Substratgrößen bis 200 mm Durchmesser her, etwa als Mikrokanäle oder Elektroden. Foto: IMT AG
IMT stellt individuell gefertigte Mikrostrukturen in metallischen und dielektrischen Schichten auf Substratgrößen bis 200 mm Durchmesser her, etwa als Mikrokanäle oder Elektroden. Foto: IMT AG

Die OCT wird bereits in einer Vielzahl von medizinischen Fachbereichen angewendet, wie zum Beispiel in der Augenheilkunde. Durch nichtinvasive OCT-Untersuchungen lassen sich die Beschaffenheit und mögliche Erkrankungen der Netzhaut erkennen. Mittels OCT ist es möglich, dreidimensionale Abbildungen vom Aufbau der Gewebestrukturen zu erhalten.

Ein Dauerbrenner auf der Messe sind Beschichtungen, vor allem mit antimikrobieller Wirkung. Biofilme auf Kathetern können zu Infektionen bei Patienten führen. Deshalb werden in den USA bereits zwei Drittel aller gehandelten Katheter antimikrobiell beziehungsweise antithrombogen beschichtet.

Auch in Europa werden inzwischen solche Katheter eingesetzt. Der nordspanische Zulieferer Cikautxo beispielsweise hat Katheter entwickelt, deren Oberfläche mit einer Substanz behandelt ist, die Bakterien abtötet, sobald diese in ihre Nähe kommen. Das Unternehmen arbeitet dabei mit einem antimikrobiellen Überzug aus Polymeren und deren antithrombogener Wirkung auf der Grundlage von Heparin.

Klaus Jopp, Petra Spielberg

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