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Teil 1 unseres Messerückblicks
28. November 2023, 14:59 Uhr | Ute Häußler
Auf dem Streifzug durch die Düsseldorfer Hallen haben wir ein die neueste Technik eingefangen: Vom Carbon-Kunststoff für den 3D-Druck, über Funktechnik für kabellose Medizingeräte, 6G für OP-Roboter oder kleinste Sensoren für die Messung von Vitaldaten - wir zeigen unsere Messe-Highlights - Teil 1.
Dieser Artikel wird laufend aktualisiert. Stand 28.11.23 zeigt er Compamed-/Medica-Produktneuheiten von
- Evonik
- ODU
- Steute
- ams Osram
- RPTU
Rohmaterialien für den 3D-Druck: Carbon-Debüt bei Evonik
Evonik zeigt auf der Compamed sein Portfolio an Rohmaterialien und Kunststoffen für die Medizintechnik, speziell biokompatibel konzipiert für den direkten Kontakt mit dem menschlichen Körper. Die Pulver, Stäbe und Filamente dienen als Grundstoffe für den Spritzguss und den 3D-Druck. Die noch recht junge Additive Fertigung stand auch 2023 im Fokus des Evonik-Standes in Halle 8b, den der deutsche Chemieriese als Zukunftsfeld und Wachstumsmarkt unterstützt, insbesondere mit Kunststoffen sowie PEEK-Materialien als Metallersatz für Implantate. Neu für den 3D-Druck ist ein kohlefaserverstärktes Filament von der Rolle, welches für den Langzeiteinsatz als Knochenplatte oder Wirbelsäulenersatz im Körper konzipiert wurde. Im Gegensatz zum PEEK-Material, was weicher als Metall ist und eine natürliche Elastizität aufweist, hat das Carbon-verstärkte Filament eine höhere Steifigkeit und ermöglicht als Knochenersatz neue medizinische Anwendungen. Ziel ist der langfriste Druck von Implantaten vor Ort im Krankenhaus. Evonik ist sehr stolz darauf, dass nach fünf Jahren Filamenten für die additive medizinische Fertigung bereits zwei Kliniken in Salzburg und Basel ein eigenes Qualitätsmanagement mit MDR-Compliance für den filament-basierten 3D-Druck aufgebaut haben – die beiden Häuser werden damit zu Medizinprodukteherstellern. Das kohlefaserverstärkte Material befindet sich bereits in der Zertifizierung und steht Kunden für erste Tests und Untersuchungen zur Verfügung, ab 2024 sollen damit erste Medizinprodukte herstellbar sein.
ODU: Medizinische Verbindungen für Herz-Lungen-Maschinen
Für die Mühldorfer-Konnektivitätsexperten war es der zweite Auftritt in Düsseldorf. Gerade die MDR und die Anpassung ihrer Designs stelle viele Hersteller nach wie vor eine Herausforderung dar, sagt Mathias Wuttke, Business Development Manager Medizintechnik: »Wir merken immer noch, dass viele Firmen aufwachen.« Dementsprechend groß sei die Nachfrage und der Informationsbedarf, gerade weil die MedTech-Projekte sich verschlanken und damit komplexer werden. Dazu kommt laut Wuttke, dass auch die Funkverbindungen zunehmen. »Vieles funktioniert nur noch per Datentransfer, Kunden wollen Stecker im OP tendenziell reduzieren.« Für eine Vereinfachung der Konnektivität soll zudem ein medizinischer USB-Standard sorgen, der Medizintechnikmarkt für Stecker sei also ordentlich in Bewegung. Die Mühldorfer sind dennoch zuversichtlich und adaptieren die Entwicklung. »Bei hochwertigen Geräten werden Stecker bleiben, und aus Sicherheitsgründen behalten auch kabellos verbundene Medizingeräte die Anschlüsse noch sehr lange.« Neben seinem individuell konfigurierbaren Steckerprogramm zeigte ODU daher mit Stolz erfolgreiche Kundenprojekte am Compamed-Stand in Halle 8a: Ein Beispiel ist die neue Herz-Lungen-Maschine S7 der Münchner Firma LivaNova. Statt bisher zwei Kabelkonfektionen hat das 2023iger Modell 52 Kabelverbindungen, beidseitig mit Steckern, Kupplungen und Durchführungen, jeweils für Signale, Strom oder auch beides, alle in verschiedenen Größen. »Von den 52 Steckverbindungen ist keine identisch. Die Herausforderung waren die Metallstecker, « sagt Mathias Wuttke. Nach IEC 60601-1 müsse ein Berührschutz nach 2MOPP gewährleistet sein. »Wir haben in jeder Baugruppe einen neuen PEEK-Isolationskörper gebildet, der für die notwendigen 8 Millimeter weiter hochgezogen wurde.« So konnte zu der mit den Metallsteckern gewährleisteten Robustheit auch der Isolations- und Berührschutz an der Herz-Lungen-Maschine eingehalten werden.
Steute – Medizingeräte im OP kabellos steuern
Bei dem westfälischen Spezialisten für OP-Bediensysteme standen auf der Medica die zertifizierten Meditec-Fußschalter im Mittelpunkt, die oft für Röntgen- oder CT-Geräte, in der HF-Chirurgie oder bei Augenoperationen im Einsatz sind. Die Bedienelemente gibt es klassisch kabelgebunden sowie mit der speziell für die Medizintechnik entwickelten FunktechnikSW2.4LE‑MED. Die Wireless-Übertragung kommt mit sehr geringen Latenzen und kleinem Stromverbrauch daher, ein eigener Channel-Algorithmus verhindert zuverlässig eine Doppelansteuerung. Für eine sichere MedTech-Kommunikation sorgt u.a. eine doppelte CRC-Verschlüsselung und ein eigener Bluetooth-Stack mit Protokoll. Produktmanager Lothar Geddert sieht die Funkverbindungen quer durch alle medizinischen Anwendungen im Kommen, die Kliniken würden dies mehr und mehr fördern – speziell um Anwendungsfehler und Unfälle zu vermeiden, Kabel im OP zu verringern und auch die Reinigung zu erleichtern. Zudem können funkverbundene Medizingeräte auch im Nebenzimmer oder bei geschlossener Tür ausgelöst werden. Für die preissensitive HF-Chirurgie zum Beispiel sei Funk inzwischen zu einem guten Preisleistungs-Verhältnis zu bekommen. »Wir beobachten, dass viele Kunden künftig wohl eine Produktlinie in zwei Ausführungen anbieten werden, eine günstige Standard-Ausführung mit Kabel und eine Premium-Linie ohne.« Das zeigten bereits zahlreiche Kundenprojekte, unter anderem von Karl Storz, die innerhalb einer komplexen Produktfamilie unterschiedlichste Konfigurationen und Varianten bedienen.
Steute hat sich dadurch im Zuge der MDR vom Hersteller zum Contract Manufacturer für seine Kunden gewandelt: »Wir bereiten das Risiko-Management vor, liefern Dokumentation bis hin zur Schnittstelle zu unserem Fußschalter – das kommt zusätzlich zur Hardware als Paket für den Endgerätehersteller mitgeliefert,« so Geddert. Die eigentliche Zertifizierung inklusive Marktanalyse und klinischen Studien liege dann beim Medizingeräte-Hersteller. Bzgl. technischer Trends sieht Lothar Geddert eine gesteigerte Nachfrage nach Multipoint-Anbindungen. »Zusätzlich zur Fußschaltung wollen manche Hersteller eine Handfernbedienung, am besten über denselben Receiver. Momentan ist das sicherheitstechnisch in der Medizintechnik noch nicht möglich, aber viele Kunden fragen danach – wir arbeiten also daran«.
ams Osram: Rauscharme Wearable-Sensorik für präzise Vitaldaten
Der Fokus des österreichisch-deutschen Sensor-Herstellers ams Osram lag am Stand D33 in der Medica-Halle 12 auf optischen Sensoren und Bauteilen für die Vitaldatenmessung an smarten Uhren, Ringen und anderen tragbaren Geräten. So unterscheidet sich das neue analoge Frontend AS7058 von anderen Vitaldatensensoren dadurch, dass es auch Körperimpedanzmessungen zur Analyse von Fett, Wasser, Knochen und Muskeln im menschlichen Körper durchführt. Der modular und kundenindividuell aufbaubare Baustein hat einen sehr niedrigen Stromverbrauch bei gleichzeitig hoher Signalintegrität und dient als Schaltzentrale des gesamten Sensors. »Der Sensor misst das optische Signal mit verschiedenen Wellenlängen, daraus können prinzipiell alle Vitaldaten abgeleitet werden,« sagt Produktmanager Florian Lex. Zu den Standards gehören Herzfrequenz und deren Variabilität, aus den Rückschlüsse auf die Schlafqualität möglich sind.
Die Wearable-Komponente umfasst u.a. zwei Stromsenken, die insgesamt acht LED-Emitter ansteuern können, acht Fotodiodeneingänge sowie zwei 20-Bit-ADCs für die PPG-Messung. Die einkanaligen EKG-Messungen des Geräts in medizinischer Qualität entsprechen den Spezifikationen der Norm IEC 60601-2-47 und eignen sich etwa für den Einsatz in Früh-Defibrillatoren. Für die im Höhentraining oder bei Schlafapnoe hilfreiche Sauerstoffsättigung werden Infrarot-Dioden benutzt. Da die Signalqualität am Handgelenk beschränkt ist, arbeiten im AS7058 ein leistungsfähiger LED-Treiber, der sehr rauscharm viele Fotoströme verarbeitet und gleichzeitig einen 20-Bit-Digital-Analog-Wandler, der niedrige Fotoströme macht und das Umgebungslicht kompensiert. Die zahlreichen Funktionen des AS7058 sind in einen kompakten WLCSP-Chip mit den Abmessungen 2,8 mm x 2,5 mm x 0,5 mm integriert. »Zusätzlich zur Hardware bieten wir im Sinne des One-Stop-Shopping als Einstiegshilfe gerade für kleinere Kunden auch Algorithmen an, wir haben einsatzfertige Software für Herzfrequenz, Blutsauerstoff und die Atemfrequenz entwickelt«, so Lex. Ein weiteres Highlight für Wearables am Stand war mit dem AS6221, der genaueste aktuell am Markt erhältliche Temperatursensor für die Körper- und Hauttemperatur. ams Osram sieht die medizinnahe Sensortechnik als Zukunftsmarkt und investiert insbesondere am Standort Regensburg stark in die Qualität und Präzision seiner Wearables-Komponenten.
RPTU & DFKI - 6G und KI für OP-Robotik und
Forschende der RPTU und des Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) zeigten am Medica-Stand E80 von Rheinland-Pfalz in Halle 3, wie sie KI-gestützte Robotik mit dem zukünftigen Mobilfunkstandard 6G im Operationssaal zum Einsatz bringen wollen. »Als Teil des Open6GHub und der 6G Plattform wollen wir eine Vision für die globale 6G-Standardisierung liefern, unter Berücksichtigung der deutschen und europäischen Industrie-Interessen,« sagt Jan Petershans, wissenschaftlicher Mitarbeiter des DFKI. Der vor Ort ausgestellte Demonstrator bestehend aus zwei 7-achsigen kollaborativen Roboterarmen steht stellvertretend für 6G-Anwendungen im Medizinbereich. Der Demonstrator liefert einer den »Master-Roboter« steuernden Person instantan ein haptisches, sicherheitskritisches Feedback, wodurch die steuernde Person spüren kann, was sie gerade tut. In dem LivingLab Connected World forscht das Team neben dieser an weiteren Anwendungen und deren Kommunikation unter Einbindung der Lösungen ihrer Projektpartner.
Die Einführung des zukünftigen 6G-Standards zielt unter anderem darauf ab, die Vernetzung von Medizinprodukten und -geräten verschiedener Hersteller zu vereinfachen. Dies ermöglicht eine intrinsische Vernetzung zur Gewährleistung von Interoperabilität, Datenintegrität und Kabelreduktion, besonders in kritischen Bereichen wie dem Operationssaal. Darüber hinaus werden die Grundlagen für sichere, energiesparende und kabellose Vitaldatenerfassung für den alltäglichen Gebrauch erforscht. Applikationen wie KI-gestützte regelmäßige Gesundheitschecks mittels körpernaher Wearables und Sensoren sollen über den drahtlosem 6G-fähigem Datenaustausch zwischen Patienten und Ärzten helfen, genauere Patientendaten auch über den Arztbesuch als bloße Momentaufnahme hinaus zu erfassen.
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