Mikrotechnik

Blutdruck messen mit einem optischen Sensor

25. Oktober 2021, 14:00 Uhr | Messe Düsseldorf
Blick in die Compamed-Messehallen (Symbolbild)
Blick in die Compamed-Messehallen (Symbolbild)
© Messe Düsseldorf

Das sind die Highlights am IVAM-Messestand auf der Compamed 2021

Zu den Kooperationspartnern und größten Ausstellern der Compamed zählt erneut der IVAM Fachverband für Mikrotechnik. In diesem Jahr sind auf dem Gemeinschaftsstand (Halle 13/ Stand  D47 – F65) 42 Unternehmen und Institute aus neun Nationen vertreten, die Beteiligung ist stark europäisch geprägt. Zu den vertretenden Technologien zählen vielfältige Mikrokomponenten (mikroelektronisch, optoelektronisch, mikrooptisch, mikrofluidisch), Sensoren, Aktoren und Sensorsysteme, Mikropumpen, Beschichtungen, smarte Textilien sowie Fertigungs- und Bearbeitungsverfahren sowie Dienstleistungen.

Highlights auf dem IVAM-Stand sind unter anderem neue sensorische Entwicklungen. Erkrankungen des Herzkreislauf-Systems zählen zu den häufigsten Todesursachen in den Industrienationen. Ein wichtiger Indikator dafür ist Hypertonie, die aktuell noch mittels regelmäßigen mechanischen Druckmessungen mithilfe einer Oberarmmanschette diagnostiziert und überwacht werden kann. Diese unangenehme Methode schränkt den Patienten im Alltag ein und liefert auch nur vergleichsweise wenige, punktuelle Messwerte.

Abhilfe kann hier ein optischer Sensor schaffen. Der nach dem Grundprinzip der Photoplethysmographie (PPG) arbeitende Sensor erfasst den zeitlichen Verlauf des Füllzustands der Blutgefäße in der Haut. Aus der so erfassten Konturkurve (Pulswellen) können mit einem patentierten Verfahren relevante Zeitpunkte zur Bestimmung der Laufzeit der Druckwelle in der Aorta identifiziert werden, die Rückschlüsse auf Änderungen des zentralen Blutdrucks ermöglichen.

Über eine Alternative für die klassische Manschettenmessung hinaus liefert das Verfahren einen Blutdruckwert für jeden einzelnen Herzschlag. Aus der Analyse kurz- und mittelfristiger Schwankungen erwarten Mediziner einen neuartigen diagnostischen Zugang zur Früherkennung zahlreicher Krankheitsbilder verschiedener Patientengruppen.

Der am CiS Forschungsinstitut entwickelte Sensor kann im Ohr getragen werden, was neben zahlreichen physiologischen Vorteilen für die Signalqualität und -stabilität auch einen alltagstauglichen Tragekomfort ermöglicht. Neben Blutdruck können zahlreiche weitere Vitalparameter wie Herzrate, Herzratenvariabilität und Blutsauerstoffsättigung erfasst werden. 

Hightech für die Kommunikation des Körpers mit moderner IT

Mit dem Elektroden-Design der nächsten Generation schafft CorTec neue Wege für die Kommunikation zwischen elektrischen Signalen des Körpers und moderner Informationstechnologie. Das junge Medizintechnik-Unternehmen ist spezialisiert auf die Entwicklung effizienter Technologien für aktive Implantate zur Langzeitaufzeichnung und Stimulation neuronaler Aktivität. Die Technologie umfasst individualisierte Komponenten wie Elektroden zur Ableitung und Stimulation im zentralen und im peripheren Nervensystem. Mit der patentierten `AirRay´-Elektroden-Technologie überwindet CorTec laut eigener Aussage bisherige Einschränkungen im Elektroden-Bereich durch flexibel anpassbare mechanische Eigenschaften und höchst präzise Herstellungsbedingungen. Der Herstellungsprozess unter Einsatz von Ultrakurzpuls-Lasern verleiht der Technologie eine hohe Reproduzierbarkeit bei besonders kleinen Größenordnungen von bis zu 25 μm wie auch bei hohen Dichten an elektrischen Kontakten. Die Flexibilität der Technologie ermöglicht Anpassungen verschiedenster Produkteigenschaften wie Dicke, Kontaktanzahl, -abstand oder -form sowie der Gesamtgröße der Elektrode.

Die Bauteile können beispielsweise helfen, bei bestimmten Typen von Epilepsie-Patienten den epileptogenen Fokus zu lokalisieren, der chirurgisch entfernt werden soll. CorTec verfolgt die Vision, führender Partner in der Entwicklung innovativer Therapien zu sein. Insbesondere ihre Design-Flexibilität macht die `AirRay´-Elektroden-Technologie dabei zu einem wichtigen Baustein für den Ansatz, mit dem menschlichen Nervensystem zu kommunizieren und es mit künstlicher Intelligenz zu verbinden. Diese spezielle Elektroden-Technologie ist ebenso wie eine hermetische Kapselung auf Keramik-Basis Teil von `CorTec Brain Interchange´, einer Technologie-Plattform für innovative Neurotherapien in vielfältigen Anwendungsbereichen wie Epilepsie, Parkinson oder auch bioelektronischer Medizin.

Innovative Mikrotechnik im Dienst der Pharmaindustrie

Ein anderes Hightech-Beispiel, das das Knowhow der Compamed-Aussteller dokumentiert, sind die Mikrozahnringpumpen des Herstellers HNP Mikrosysteme. Die Mikroverkapselung gewinnt auch in der Pharmaindustrie zunehmend an Bedeutung. Voraussetzung für die Herstellung und Verarbeitung von APIs (Active Pharmaceutical Ingredients) sind präzise Dosiertechniken im Niedrigstmengenbereich.

Die Herstellung dieser APIs ist anspruchsvoll, weil die wässrigen bis öligen Substanzen besonders schonend verarbeitet werden müssen. Die Mikroverkapselung ist ein geeignetes Verfahren, um diese aktiven Substanzen vor vorzeitiger Freisetzung zu schützen und die Bioaktivität zu erhalten. Die Kapseln bestehen aus polymeren oder anorganischen Materialien. Je nach Durchlässigkeit und Abbaubarkeit entweichen die Wirkstoffe nach und nach. Eine kontinuierliche Freisetzung macht medikamentöse Therapien besser verträglich und einfacher handhabbar.

Die geförderte Menge liegt im Bereich weniger Mikroliter pro Minute bis hin zu 140 ml/min. Die Präzision der Förderung ist ausschlaggebend für die Qualität der Kapseln, ihre Toleranz liegt bei nur plus/minus einem Prozent. Für diese anspruchsvolle Aufgabe kommen Mikrozahnringpumpen von HNP Mikrosysteme zum Einsatz. Die Pumpen können beheizt oder bei Kleinstmengen zusätzlich mit einem Getriebe ausgestattet werden. (me)


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