Mikrotechnik in der Medizin
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(16) und stellt damit weltweit e<strong>in</strong>en<br />
Technologiesprung dar. In Komb<strong>in</strong>ation<br />
mit dem dazugehörigen Mikrogetriebe<br />
werden relativ hohe Drehmomente<br />
von etwa 150 µNm erreicht.<br />
Alle wesentlichen Komponenten<br />
des dreistufigen Kunststoffgetriebes<br />
werden kostengünstig im<br />
Spritzgußverfahren hergestellt. Die<br />
Fertigung <strong>der</strong> hierzu benötigten mikrostrukturiertenPräzisionswerkzeuge<br />
wurde erst durch die Entwicklung<br />
<strong>der</strong> LIGA-Technik (6, 7), e<strong>in</strong>er Komb<strong>in</strong>ation<br />
aus Lithographie, Galvanoformung<br />
und Abformung, möglich.<br />
Die ger<strong>in</strong>gen Abmessungen prädest<strong>in</strong>ieren<br />
den Mikroantrieb geradezu<br />
für den E<strong>in</strong>satz <strong>in</strong> Geräten und Instrumenten<br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Mediz<strong>in</strong>, wie zum<br />
Beispiel <strong>in</strong> Kathetern und Endoskopen.<br />
In den meisten Kathetersystemen<br />
für die <strong>in</strong>travaskuläre Ultraschalldiagnostik<br />
dreht e<strong>in</strong> externer<br />
Motor über e<strong>in</strong>e etwa 0,5 bis 1 m lange,<br />
flexible Welle den Ultraschallkri-<br />
Foto: IMM<br />
Abbildung 2: Mikromembranpumpe im Größenvergleich<br />
stall für die Bildgebung. Auf diese<br />
Art lassen sich heute dreidimensionale<br />
Schnittbil<strong>der</strong> von Gefäßen mit<br />
Durchmessern bis etwa 1,5 mm erzeugen.<br />
E<strong>in</strong> wesentliches Problem<br />
dieser Systeme besteht <strong>in</strong> <strong>der</strong> Übertragung<br />
<strong>der</strong> Rotationsbewegung <strong>in</strong><br />
die Katheterspitze. Bed<strong>in</strong>gt durch<br />
die Reibung <strong>der</strong> Welle <strong>in</strong> ihrer<br />
Führung treten Bee<strong>in</strong>trächtigungen<br />
<strong>der</strong> Auflösung und Tiefenschärfe auf.<br />
Mikromotoren öffnen nun den Weg<br />
zum direkten Antrieb des Ultraschallspiegels<br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Spitze des Katheters<br />
(Grafik 1). E<strong>in</strong> alternativer<br />
Ansatz, <strong>der</strong> mechanisch bewegte<br />
Scanner <strong>in</strong> <strong>der</strong> Spitze des Katheters<br />
überflüssig machen soll, wird im<br />
Rahmen e<strong>in</strong>er von <strong>der</strong> EU geför<strong>der</strong>ten<br />
Entwicklung von m<strong>in</strong>iaturisier-<br />
Grafik 1<br />
M E D I Z I N<br />
AKTUELL<br />
Mikromotor Spiegel Ultraschallkristall<br />
Bewegliche Katheterspitze mit <strong>in</strong>tegriertem Mikromotor<br />
ten Ultraschallwandlerarrays verfolgt.<br />
Weitere aktuelle Arbeiten befassen<br />
sich mit <strong>der</strong> Ausdehnung des<br />
Beobachtungsgebietes auf die dritte<br />
Dimension durch zweidimensionale<br />
Anordnung <strong>der</strong> Ultraschallwandler.<br />
E<strong>in</strong> wichtiges Anwendungsgebiet ist<br />
neben <strong>der</strong> 3D-Darstellung von Feten<br />
die verbesserte Zielführung von Instrumenten<br />
bei m<strong>in</strong>imal <strong>in</strong>vasiven<br />
chirurgischen E<strong>in</strong>griffen.<br />
Gegenwärtige Kathetersysteme<br />
erlauben nur bed<strong>in</strong>gt e<strong>in</strong>e präzise<br />
Richtungssteuerung <strong>der</strong> Spitze, so<br />
daß die Handhabbarkeit bei stark gekrümmten<br />
o<strong>der</strong> sich verzweigenden<br />
Gefäßen erschwert wird. E<strong>in</strong>e Lösung<br />
dieses Problems liegt <strong>in</strong> <strong>der</strong> Integration<br />
von W<strong>in</strong>kelstellelementen<br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Katheterspitze, die e<strong>in</strong>e exakte<br />
Positionierung und Lenkung ermöglichen.<br />
Zur technischen Realisierung<br />
werden Aktuatoren benötigt, die<br />
zum Beispiel auf dem Formgedächtniseffekt,<br />
beziehungsweise auf elek-<br />
Grafik 2<br />
μ-Pumpe<br />
Ausgänge<br />
Elektronik, Telemetrie,<br />
Energieversorgung<br />
Mikrodialyse-Faser<br />
Schema e<strong>in</strong>es implantierbaren Glukosemonitor<strong>in</strong>gsystems<br />
W<strong>in</strong>kelstellelemente<br />
tromechanischen o<strong>der</strong> hydraulischen<br />
Wirkpr<strong>in</strong>zipien beruhen. Hiermit<br />
werden kontrolliert steuerbare W<strong>in</strong>kelbewegungen<br />
auch bei dünnen Katheterspitzen<br />
mit Durchmessern um<br />
zwei Millimeter möglich (9). Weiterh<strong>in</strong><br />
s<strong>in</strong>d fluidische Positioniersysteme<br />
auf <strong>der</strong> Basis von mehrlumigen<br />
Schläuchen Gegenstand aktueller<br />
Entwicklungen (3).<br />
Mikropumpen zur<br />
Medikamentendosierung<br />
Mikropumpen s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> <strong>der</strong> Mediz<strong>in</strong><br />
für die exakte Langzeit<strong>in</strong>jektion<br />
von Pharmaka zum Beispiel für die<br />
Schmerztherapie, Krebsbehandlung<br />
o<strong>der</strong> Insul<strong>in</strong>dosierung von großem Interesse.<br />
Sie eröffnen den Zugang zu<br />
e<strong>in</strong>er neuen Generation von Infusionsgeräten<br />
und implantierbaren Medikamentdosiersystemen.<br />
Je nach Anwendung<br />
müssen diese Pumpen unterschiedlichsten<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen ge-<br />
Titan-Gehäuse<br />
auswechselbarer<br />
Sensor-Chip<br />
Deutsches Ärzteblatt 96, Heft 27, 9. Juli 1999 (35)<br />
Die Grafiken wurden von den Autoren zur Verfügung gestellt<br />
A-1831