Interessante Anwendungen aus dem Bereich Bio- und Medizintechnik
Im Bereich der Medizintechnik sind seit vielen Jahren hochmoderne elektronische Maschinen im Einsatz. Ebenso nutzt die Biotechnologie komplexe elektronische Geräte zur Auswertung von oftmals auf chemischen Reaktionen basierenden Vorgängen (z. B. Fluoreszenz).
Durch immer leistungsfähigere, zuverlässige und kompaktere Elektronik ist es möglich in neue Bereiche der Medizin- und Biotechnik vorzudringen. So werden Herzschrittmacher bzw. Defibrillatoren durch moderne Sensorik immer langlebiger und zuverlässiger. Prothesen lassen sich mit elektronischen Sensoren und Aktoren für die Anwendung spezifisch anpassen. Point-of-Care Diagnostik wird aufgrund neuer und schnellerer Methoden möglich, so dass Infektionen innerhalb kürzester Zeit erkannt werden können - ohne aufwendige Laboruntersuchungen und lange Wartezeiten.
Schaltsensor in Defibrillator Stromimpulse können Leben retten
Hintergrund
Neben den Herzschrittmacher-Implantaten gibt es auch sogenannte ICD-Implantate. ICD steht für "implantable cardioverter defibrillator". Lebensbedrohliche Herzrhythmusstörungen werden von diesem erkannt und durch Auslösen eines starken Stromimpulses unterbunden. Die Funktion ist vergleichbar mit der eines klassischen Defibrillators, welcher bei Wiederbelebungsmaßnahmen vom Rettungsdienstpersonal eingesetzt wird.
Ein ICD verbleibt als langfristige Dauertherapie bei chronisch herzkranken Personen im Körper. Das Implantat ist batteriebetrieben und wird meist im Bereich der Schulter direkt unter die Haut eingesetzt.
Sensorlösung
- Sehr kompakter Feldsensor zur Detektion eines äußeren Magnetfeldes zur Programmierung bzw. Erkennung einer MRT-Diagnostik
- Passives Sensorelement mit geringer Leistungsaufnahme und hoher Zuverlässigkeit
Vorteile
- Berührungsloses und zuverlässiges Sensorprinzip
- Keine Zerstörung oder negative Beeinflussung durch starke Magnetfelder
- Kompaktes Sensorgehäuse (chip-scale-package)
Project Request
Point-of-Care-Diagnostik Zukunftsdiagnostik á la Raumschiff Enterprise
Hintergrund
Wer kennt nicht den Tricoder den "Mr. Spock" an der Seite von "Captain Kirk" in den späten 60. Jahren zur umfassenden Diagnostik von verletzten Personen nutzte? Zu dieser Zeit eine Zukunftsvision für das 23. Jahrhundert, bringt die Forschung bereits heute mobile Geräte zur sogenannten Point-of-Care Diagnostik mit beachtlichen Möglichkeiten hervor.
Hierbei handelt es sich um Geräte, die lange und aufwändige Laborauswertungen ersetzen sollen, um sowohl schnell als auch lokal Ergebnisse von beispielsweise Blutuntersuchungen zu ermöglichen.
Flughäfen, Krisengebiete, aber auch schnelle Diagnosen bei Hausärzten oder Apotheken sind die Zielgebiete dieser Zukunftstechnik, die eine zuverlässige aber auch in der Anwendung einfache und zugleich kostengünstige Technologie benötigt.
Sensorlösung
- Antikörper werden mit magnetischen "Beads" (mikroskopisch kleine paramagnetische Partikel) angereichert, diese werden mit der Körperflüssigkeit vermischt
- Ein GMR-Sensor wird in ein sogenanntes Disposable integriert, welches mit Mikrofluidik-Kanälen versehen ist und die Körperflüssigkeit über den integrierten Sensor führt
- Die angehafteten magnetischen Partikel werden von dem empfindlichen Sensor detektiert. Dabei kann nicht nur das Vorhandensein eines Erregers erkannt werden, sondern auch dessen Konzentration bestimmt werden.
- Eine Elektronik sorgt für die Signalauswertung und die Datenspeicherung
Vorteile
- Hochempfindlicher Sensor zu Erfassung der schwach magnetischen Beads
- Sehr punktförmige Messung mit hoher örtlicher Auflösung
- Schnelles Messprinzip mit Ergebnissen innerhalb weniger Minuten
- Wirkprinzip erkennt nicht nur Positiv-Ergebnisse, sondern auch Konzentrationen
Project Request
Längenmessung am Auge Ohne Brille nach OP am "grauen Star"
Hintergrund
Patienten die von einem "grauen Star" betroffen sind, leiden unter zunehmender Eintrübung der Sehstärke. Die Linse trübt bei diesem Krankheitsbild ein und es liegt sich ein grauer Schleier über das Bild.
Bei einer Operation am grauen Star wird die eingetrübte Linse im Auge zertrümmert und abgesaugt. Anschließend wird eine neue künstliche Linse eingesetzt, so dass der Patient wieder klar sehen kann.
Eine natürliche Linse kann natürlich die Brechkraft variieren, was bei der künstlichen Linse nicht mehr möglich ist. Da die Schärfe des Sehens von der Länge des Augapfels und der Brechung der Linse abhängt, muss während der Operation eine Linse mit der korrekten Brechung eingesetzt werden.
Im Vorfeld der Operation muss die Länge des Augapfels sehr genau bestimmt werden. Dies geschieht mittels eines Lasers, der auf einem Längenmesssystem verschoben wird. Anhand der Verschiebung kann die Augapfellänge berechnet werden.
Sensorlösung
- Sensormodul mit einem FixPitch AMR-Sensor AL795 und einem Interpolations-ASIC mit einer Auflösung von 1 µm.
- Hartferritmaßstab mit 500 µm Polteilung und Referenzpolen zur Referenzierung und Eigenüberwachung des Systems.
- Digitale A/B/Z-Ausgangssignale zur direkten Verarbeitung in der Steuerung.
- Umsetzung als einfach zu justierende Leiterplatte. Während der Montage des Systems wird zwischen Maßstab und Sensormodul eine Abstandslehre gelegt und das Sensormodul abgeschraubt.
Vorteile
- Hohe Genauigkeit - entspricht etwa 0,5 Dioptrin Abweichung bei der Linsenauswahl
- Einfache und schnelle Montage - extreme Kostenersparnis des Montage- und Justageaufwands
- Referenzsignal zur Eigenüberwachung des Systems auf der Maßverkörperung integriert
Project Request
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