Klein, aber kommunikativ

Tragbare medizinische Geräte, so genannte Wearables, eröffnen völlig neue Möglichkeiten bei der Behandlung von Patienten: Wearables zur Behandlung chronisch kranker Patienten oder Wearables zur Behandlung von Patienten mit sensorischen oder physischen Behinderungen sind bereits in der Entwicklung. Dabei sind die Anforderungen an medizinische Anwendungen sehr hoch. Zuverlässigkeit und Funktionalität müssen bei einer immer kleineren, flexibleren Bauweise und steigender Komplexität uneingeschränkt gewährleistet sein.

Implantate, die in Kontakt mit menschlichem Gewebe kommen, müssen eine gesicherte Bioverträglichkeit aufweisen. Durch den Einsatz neuer Technologien sind heute beispielsweise Mehrlagenschaltungen in biokompatiblem Aufbau oder dehnbare Komponenten, in Verbindung mit einer Mehrlagentechnik auf Flex, möglich. Cochlea- Implantate, Herzschrittmacher oder auch Sensoren für Prothetik, Muskelstimulatoren oder Gehirnelektroden sind ebenfalls Realität. Zur Behandlung von Augenkrankheiten sind neben implantierbaren Linsen smarte Kontaktlinsen in der Entwicklung. Patienten können die erfassten Daten wie zum Beispiel Augeninnendruck, Blutzuckerwerte oder andere Parameter auf einfache Art und Weise selbst auslesen und via Cloud-Dienst oder E-Mail dem behandelnden Arzt übermitteln.

Eine der Herausforderungen bei der Entwicklung und Produktion medizinischer Wearables und Implantate ist die kabellose Anbindung, zum Beispiel via RFID, NFC oder Bluetooth. Für diesen Bereich bietet die Schweizer Cicor-Gruppe innovative Lösungen, die alle Anforderungen an vernetzte tragbare medizinische Geräte erfüllen. Ein Beispiel ist ein Kapselendoskop, das zur Untersuchung der Schleimhaut des Verdauungstraktes eingesetzt werden kann. Dazu wird eine nur etwa 25 mm große Kamerakapsel geschluckt, die auf ihrem Weg durch den Magen-Darm-Kanal 50 000 bis 60 000 Bilder der Schleimhaut aufnimmt und diese an einen Datenrekorder sendet. Auf diese Weise können krankheitsbedingte Veränderungen im untersuchten Bereich von einem speziell ausgebildeten Arzt diagnostiziert werden.

Die Kapselendoskopie ist ein patientenfreundliches Verfahren zur Untersuchung des Verdauungstraktes. Nach dem Schlucken der Kapsel und Befestigen des Datenspeichers kann der Patient die Klinik verlassen. Neu ist hierbei die Nutzung der Radio-Frequenz-Übertragungstechnik, die scharfe und detailgetreue Bilder bei einer Sendeleistung von nur 5 mW ermöglicht.

Entscheidend für die Nutzung der Radio-Frequenz-Übertragungstechnik ist die Antennenspule. Da die Kamerakapsel vom Patienten geschluckt wird, muss die Antenne, eine Kupferdrahtspule, ebenso wie die anderen Bauteile, so klein und kompakt wie möglich sein. Mit ihrem großen Know-how in der 3D-MID-Technologie erfüllt die Schweizer Unternehmensgruppe diese Anforderungen dank optimalem Design und anspruchsvoller Laserstrukturierung.

Ein weiteres Beispiel ist die flexible Antennenspule für einen implantierbaren Augeninnendruck-Sensor, der zur Behandlung eines Glaukoms eingesetzt wird. Das Glaukom, umgangssprachlich „Grüner Star“ genannt, ist eine chronische, unheilbare Erkrankung des Auges. Dabei führen ein erhöhter Augeninnendruck oder dynamische Schwankungen des Augeninnendrucks zur Schädigung des Sehnervs. Ist eine Senkung des Augeninnendrucks nicht erfolgreich, kann dies zur vollständigen Erblindung des Patienten führen. Der Augeninnendruck-Sensor des deutschen Unternehmens Implandata Ophtalmic Products GmbH ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung des Augeninnendrucks und damit eine optimale medizinische Begleitung.

Cicor produziert für diesen implantierbaren Sensor eine flexible Antennenspule. Die Antenne überträgt die Daten und versorgt den Mikrosensor bei der kabellosen Messung des Augeninnendrucks mit Strom. Der in enger Kooperation entwickelte Augendrucksensor beruht auf einem flexiblen Dünnschichtsubstrat auf Polyimid-Basis. Das ermöglicht ein sehr dünnes Implantat. Deshalb kann die spätere Implantation in Mikroschnitttechnik erfolgen, was eine sichere und zuverlässige Applikation gewährleistet.

Die Entwicklung und die Herstellung der Antennenspule stellten eine große Herausforderung dar. Die aus Gold gefertigte Spule weist eine Dicke von 18 bis 20 μm auf und ist besonders fein strukturiert (20 μm Spalt-, 40 μm Linienbreite). Die im Vergleich zur Spaltbreite relativ hohe Dicke der Metallisierung minimiert den Widerstand und stellt hohe Anforderungen an die Fertigung. Die Einhaltung der Toleranzbereiche und der zuverlässige Ablauf aller Fertigungsprozesse spielen eine zentrale Rolle bei der Produktion. Eine strikte Kontrolle der Abläufe garantiert die Produktion auf hohem Niveau.

Nicht nur Zuverlässigkeit und Funktionalität, sondern auch eine konstante Qualität auf höchstem Niveau müssen in der Medizintechnik gewährleistet sein. Für Hersteller elektronischer Geräte bieten die Unternehmen der Cicor-Gruppe komplette Outsourcing-Dienstleistungen in den Bereichen Electronic Manufacturing Services, der Herstellung hochkomplexer Leiterplatten, in der Mikroelektronik, der 3D-MID-Technologie sowie Werkzeugbau und Kunststoff-Spritzguss an. Kostensenkungen sind oft ein Entscheidungsgrund für das Outsourcing von Entwicklung und Produktion elektronischer Produkte im medizintechnischen Bereich. Weit wichtiger aber sind Know-how, Technologien und die langjährige Erfahrung des Outsourcing-Partners in der Elektronikproduktion. su

Weitere Informationen Cicor ist eine global tätige Gruppe von Unternehmen der Elektronikindustrie. Sie ist in zwei Divisionen organisiert: Advanced Microelectronics & Substrates (AMS) und Electronic Solutions (ES). www.cicor.com Auf der Medtec Europe: Halle 7, Stand B16

Flexible Antennenspule aus Gold sichert Datenübertragung und Stromversorgung