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Technische Universität Dresden
Institut für Feinwerktechnik und
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Forschungsschwerpunkt

Vorentwicklung innovativer Medizingeräte

 

  • Analyse bestehender Geräte und Komponenten

  • Konzeption neuartiger Funktionsstrukturen

  • Entwicklung und Konstruktion von Funktionsmustern

  • Fertigung und Test der Muster

 

Beispiele:

 

Automatisches Injektionsgerät für Insulin mit wechselbarem Fluidikteil und wiederverwendbarem Elektronikteil

 

Diabetes mellitus ist eine Stoffwechsel- und Regulationsstörung und führt zu einer Überzuckerung des Blutes. Allein in Deutschland sind mehr als 6 Millionen Menschen von dieser Krankheit betroffen. Bis heute kann man Diabetes mellitus nur durch die Umstellung der Lebensweise, der Gabe von Insulin oder zur Insulinausschüttung anregender Medikamente behandeln.

Für die Injektion von Insulin kommen in Deutschland hauptsächlich Insulinpens zum Einsatz. Mit diesen stiftförmigen Dosiergeräten kann sich der Patient das Insulin schnell und diskret injizieren. Insulinpens sind eine Weiterentwicklung der Insulinspritze und bestehen aus einer Dosiermechanik und einer mit Insulin vorbefüllten Glasampulle. Aufgrund der relativ komplexen Bauweise treten vor allem bei wiederverwendbaren Insulinpens häufig Probleme bei dem Ampullenwechsel und der Bedienung der Dosiermechanik auf. Im Rahmen eines Forschungsprojektes mit einem namhaften Industriepartner wurde ein automatischer Insulinpen entwickelt. Dieses Gerät basiert auf einer innovativen, von manuellen Injektionsgeräten abweichenden Funktionsstruktur und besteht aus einem kostengünstigen Einweg-Fluidikteil zum Fördern und Injizieren des Insulins sowie einem wiederverwendbaren Elektronikteil zur Aufnahme der kostenintensiven Komponenten wie der Elektronik und der Energieversorgung.

 

Funktionsmuster des automatischen Injektionsgerätes

Funktionsmuster eines Medikamenten-vorratsbehälters mit flexiblem Beutel

 

Kieferorthopädische Apparatur zur forcierten Gaumennahterweiterung eines Schmalkiefers

 

Häufig leiden Kinder aber auch Erwachsene unter Zahnfehlstellungen, die durch einen zu engen Oberkiefer hervorgerufen werden. Infolgedessen verschlechtert sich die Ästhetik des Patienten und es können Nasenatmungsprobleme sowie eine erhöhte Infektions-anfälligkeit der Atemwege auftreten.

Als ein wirksames Therapieverfahren hat sich die Methode der forcierten Gaumennaht-erweiterung des Oberkiefer etabliert. Dafür existiert eine große Anzahl von kiefer-orthopädischen Apparaturen, die direkt an den Zähnen oder am Gaumenknochen verankert werden. In der Poliklinik für Kieferorthopädie (Universitätsklinikum Carl Gustav Carus in Dresden) wird seit längerer Zeit sehr erfolgreich eine Apparatur verwendet, die auf einer Seite durch ein Titanimplantat und auf der anderen Seite durch eine Knochenschraube am Oberkieferknochen fixiert wird. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde gemeinsam mit der Poliklinik für Kieferorthopädie die bestehende Apparatur optimiert. Mit der Integration eines zusätzlichen Gelenkes mit vier Freiheitsgraden ist nun eine einfache Anpassung der Vorrichtung an den Kiefer des Patienten während der Operation möglich. Die Apparatur wurde umfangreichen Belastungstest unterzogen und schon erfolgreich bei Therapie eines Patienten eingesetzt.

 

Bisherige Apparatur erfordert eine zeit-aufwendige Anpassung an den Oberkiefer

Optimierte Apparatur mit einem zusätzlichen Gelenk ermöglicht ein einfaches Einsetzen

 

Innovative Direktkühlung der Extremitäten für die unmittelbare Anwendung bei Frakturen im Bereich der Unfall- und Wiederherstellungschirurgie

 

Zu den häufigsten Verletzungen in der Traumatologie gehören unter anderem die Sprunggelenksfraktur und die distale Radiusfraktur im Handgelenksbereich. Diese Arten der Verletzung werden zu den Extremitätenfrakturen gezählt, die mit 80% in Bezug auf die Gesamtheit aller Frakturen die größte Häufigkeit aufweisen.

Kurz nach dem Verletzungsvorgang kommt es bei Frakturen zur Ausbildung einer reaktiven Schwellung des Haut-Weichteilmantels im Frakturbereich. Sobald es zu dieser ausgeprägten Schwellung kommt, kann eine Operation der Fraktur nicht sofort erfolgen, sondern es muss der Rückgang der Schwellung abgewartet werden. Es kommt zu erhöhten Behandlungskosten, längeren Arbeitsausfällen und Schmerzperioden für die Patienten.

Zur Verringerung der Schwellung und Beschleunigung des Schwellungsrückganges ist bereits die Wirkung von milder Hypothermie durch Kältebehandlungen untersucht worden. Eine Temperaturerniedrigung um 10 K hat eine Reduktion der Stoffwechselgeschwindigkeit um ca. 50 % zur Folge. Durch den sich ergebenden verringerten Energieverbrauch und die damit verbundene Abnahme des Sauerstoffbedarfs im Frakturbereich erfolgt eine Anpassung an das posttraumatisch verringerte lokale Sauerstoffangebot im Gewebe, welches sich aufgrund der Ödembildung und Einblutung im Frakturbereich ergibt. Die lokale Hypothermie reduziert den Stoffwechsel und weiterhin die Durchblutung und führt durch die Hemmung der lokalen Entzündungsreaktion zu einer Abnahme der posttraumatischen Schwellung.

In Zusammenarbeit mit der Klinik und Poliklinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus in Dresden wird ein an die menschliche Thermoregulation angepasstes System entwickelt, welches durch zeitlich veränderliche Kühlfunktionen und schwellungsabhängige Formveränderungen der Kühlbandage eine individuelle Anpassung an den einzelnen Patienten realisieren soll.

 

 

Realisierung der gewünschten Temperatur im Zusammenspiel von Mensch und Maschine

 
 

 
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. René Richter
 
 

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Letzte Änderung: 16.02.2016