Fluidik und Kompartimentmodelle für die Medizintechnik

Die Flow-Spezialisten

Das Labor für medizinische Sensor- und Gerätetechnik der Fachhochschule Lübeck (MSGT) arbeitet eng mit Medizintechnik-Herstellern und Kliniken zusammen, um innovative Verfahren und Komponenten für Medizingeräte zu entwickeln und zu testen. Die Experten fürs Messen und Modellieren im High-end-Labor beteiligen sich gegenwärtig auch am Projekt „Industrie-in-Klinik-Plattform Lübeck“... " (Quelle: www.technologie-luebeck.de)

FE&E-Kompetenzen:

  • Entwicklung/Handhabung fluidischer Systeme mit kleinen Volumenströmen für die Medizintechnik
  • Prüfstände zur Messung sehr kleiner Volumenströme (bis 5 nl/min), auch bei sehr schnellen Änderungen
  • Gravimetrische Kalibrierung von 500 nl/min bis 500 ml/min
  • Optische Kalibrierung von 10 nl/min bis 500 nl/min (einziger Messplatz weltweit mit Rückverfolgbarkeit der Messergebnisse im diesem Flowbereich)
    z.B. für die Anwendungsbereiche
  • Dosierungseinrichtungen für implantierbare Infusionssysteme
  • Drug multiplexing
  • Regelbare Drosselventile
  • Kompartimentmodelle zur Abbildung physikalischer und mechanischer Eigenschaften von biologischen Systeme, u.a.
  • Finger für die Kalibration von Pulsoximetern
  • Blutersatzstoffe für optische Absorptionsmessungen
  • Harnblasenmodell für die Untersuchung der transurethralen Resektion
    • Wirkstoffabgabe beschichteter Implantate
    • Optische Bestimmung von Blutparametern (Laktat, Sauerstoffsättigung, Hämoglobinderivate) ggf dazu begleitende
    • Multiphysics-Computersimulationen für die Biomedizintechnik

FE&E-Leistungsprofil:

  • Entwicklung medizintechnischer Systeme in den Bereichen Fluidik, optische Sensorik, Mikroaktuatorik und Beleuchtungstechnologien einschließlich der Erstellung von Funktionsmustern
  • Verifikation und Validierung medizintechnischer Systeme und Prozesse in den oben genannten Feldern
  • Computersimulationen medizintechnischer Systeme (fluidische, thermische und mechanische Eigenschaften)
  • Messung und Kalibrierung fluidischer und mikrofluidischer Geräte für die Medizintechnik (Volumenströmen von 10 nl/min bis 500 ml/min)

Leistungsversprechen:

  • Prinzip- und Konzeptentwicklung medizintechnischer Systeme bis zu Funktionsmustern
  • Durchführung technischer Untersuchungen/Verfizierungen und Simulationen für medizintechnische Geräte und Werkstoffe
  • Durchführung von Messungen und Kalibrierungen fluidischer Geräte

Erfahrungen, Projektbeispiele:

  • Metrology for Drug-delivery (EU): Entwicklung von Methoden zur Messung sehr kleiner Volumenströme. Dabei wurde ein Prüfstand realisiert, der Volumenströme von bis zu 5 nl/min mit einer Genauigkeit von 10 % messen kann.
  • LUMEN (EU, Land S-H) Entwicklung eines Prüfstandes, mit dem die Ausbreitung von Wirkstoffen von beschichteten orthopädischen Implantaten untersucht werden kann. Ziel ist es, Vergleichsmöglichkeiten unterschiedlicher Beschichtungssysteme zu haben, um in frühen Entwicklungsphasen Entscheidungsgrundlagen zur Gestaltung von Beschichtungen zu haben.
  • TANDEM (EU, Land S-H) Entwicklung eines Harnblasenmodell zur Untersuchung der transurethralen Resektion. Mit dem Modell kann die Harnblasentemperatur während der HF-Resektion bestimmt werden.
  • VarioPump (BMBF): Die kostengünstigen und sehr sicheren gasgetriebenen Infusionspumpen haben bis heute den Nachteil, dass der Medikamentenflow nicht regelbar ist. Ziel des Projektes war es, diese Pumpen als telemetrisch steuerbare Variante auf den Markt zu bringen, ohne dabei den großen Preis- und Nutzenvorteil gegenüber den elektrisch getriebenen einzubüßen. Teilziele waren die Entwicklung und Realisierung eines steuerbaren Mikro-Drosselventils, einer Füllstands- und Flowsensorik und die dazu notwendige telemetrische Energie- und Datenübertragung.
  • NaFlowSens (BMBF): Bewegungskompensation bei High End Flowsensoren bis zur Entwicklung eines in eine implantierbare Infusionspumpe integrierten Sensor zur zuverlässigen Messung von Medikamentenströmen.
  • Drugmultiplexing (BMBF): Ziel dieses Projektes ist es, Infusionen von bis zu 8 verschiedenen Flüssigkeiten und Medikamenten über einen einzigen Katheter im Multiplexbetrieb zu realisieren. Dabei soll die Dosierung nicht mehr durch 18 einzelne, sondern durch eine einzige Pumpe erfolgen, wobei eine höhere Dosiergenauigkeit als bei bestehenden Infusionssystemen angestrebt wird, um auch höher konzentrierte Medikamente applizieren zu können.
  • Flowpuls (BMBF): Entwicklung und Realisierung eines Messstands für die Kalibration von Flowsensoren im Bereich von 10 nl/min bis 1.000 nl/min für schnelle Volumenstromänderungen (Rechteckpulse und Sinusschwingungen) und dies für Flüssigkeiten mit verschiedenen thermodynamischen Eigenschaften (Dichte, spez. Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit) unter Berücksichtigung unterschiedlicher Druckbedingen (Differenzdrücke von 10 mbar bis max. 3 bar). Ein Ziel der industriellen Partner ist die Qualifizierung von hochintegrierten Flowsensoren, Mikroventilen und von Mikropumpen in entsprechenden Fluidiksystemen.
  • Hämoximetrie in Vollblut (BMBF): Das Hauptziel des Projektes ist es, erstmalig eine sichere optische Bestimmung der klinisch relevanten Hämoglobinderivate in Vollblut zu ermöglichen. Dafür soll das Streuverhalten an Erythrozyten zunächst rechnerisch modelliert werden. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse soll eine rechnerische Modellierung der Zusammenhänge erfolgen und diese auf die vorliegende Problematik angewendet werden. Mit Hilfe multivariater Analyseverfahren und eines entsprechenden Messaufbaus für den Spektralbereich von 400 bis 1100 nm wird ein Konzept für einen optischen Sensor zur klinischen Diagnostik ausgearbeitet.
  • Mikroaktorik für Endoskope (ISH, Unternehmen): Entwicklung eines bistabilen Mikroaktuators für optische Komponenten am distalen Ende medizinischer Endoskope.

Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Stephan Klein:
FH Lübeck Medizinische Sensor- und Gerätetechnik

für IKP-Projekte:
Dr. Raimund Mildner
E-Mail:
Mobil: 0171 / 5309668