Medizintechnik

Der Einsatz technischer Assistenzsysteme in der Medizin schafft einen enormen Fortschritt der Behandlungsmöglichkeiten und damit eine Verbesserung der Lebensqualität. Grundgedanke ist hierbei stets die Unterstützung des behandelnden Arztes und nicht seine Ersetzung. Ein Klassiker hierfür ist die Minimalinvasive Chirurgie. Hier werden Eingriffe mittels medizinischer Instrumente durch natürliche Körperöffnungen oder das Setzen kleiner Einschnitte vorgenommen, um ein reduziertes Trauma und schnellere Heilungszeiten zu ermöglichen. Durch die dabei fehlende direkte Interaktion mit dem Gewebe verliert der behandelnde Arzt seinen Tastsinn. Mittels strukturintegrierter Kraftsensorik in solchen Instrumenten ist die Herstellung des Tastsinns durch haptisches Feedback wieder möglich. Solch eine Sensorintegration in Assistenzsysteme sowie in medizinischen Instrumenten wird am Fachgebiet für Mess- und Sensortechnik erforscht.

Perkutane Nadeleinstiche in Weichgewebe sind bei vielen medizinischen Eingriffen, wie beispielsweise bei Biopsien, erforderlich. Aufgrund der geringen Größen der Nadeln (Ø1 mm) und des meist geringen bis fehlenden haptischen Feedbacks besteht die Gefahr beim Einstich empfindliche Strukturen, wie Nerven oder Gefäße, zu verletzen. Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Entwicklung von sensorintegrierten Nadeln zur Messung der Nadelspitzenkraft, um ein haptisches Feedback zur Minimierung von Gewebeschäden zu ermöglichen.

Zur Messung der Nadelspitzenkraft werden eigens entwickelte Silizium-Dehnungsmessstreifen aufgrund ihrer kleinen Abmessungen (1,8mm x 1mm) und hoher Empfindlichkeit in die Nadelspitze integriert. Dazu wird neben der Applikation des Sensorelements in einem in der Nähe der Nadelspitze abgedünnten Bereichs (weitere Informationen siehe Veröffentlichung) auch ein patentierter disruptiver Herstellungsansatz (Patent) verfolgt.

Zusätzlich zum Aufbau von Trainings- und Assistenzsystemen mit haptischem Feedback bringt ein robotergestützter Nadeleinstich weitere Vorteile hinsichtlich Positioniergenauigkeit mit sich. Hierzu wurde ein 6-Achsen Low-Cost-Knickarmroboter mittels 3D-Druck (Artikel) entwickelt und aufgebaut, welcher im Rahmen des RMU-Initiativfonds Lehre gefördert wurde. Die günstige Herstellung bietet optimale Voraussetzungen für Replikationen und den Einsatz in der Lehre.

Die aktive Unterstützung gehbeeinträchtigter Menschen durch eine adaptive Kniegelenkorthese soll den Nutzenden weiterhin eine unabhängige Bewältigung ihres Alltags ermöglichen. Der Einsatz parallel angeordneter Twisted String Aktoren dient der effizienten Umformung, der vom Motor aufgebrachten Energie, in ein definiertes Drehmoment im Kniegelenk.