News

MPS Microsystems entwickelt miniaturisierte Anwendungen mit geringem Energiebedarf

10.11.2021
In Zusammenarbeit mit Spezialisten aus den Bereichen Urologie und Orthopädie entwickelt MPS Microsystems implantierbare Aktuatoren, komplette Implantatsysteme und einen Mikroroboter für die Wirbelsäulenchirurgie. Auf der Compamed stellt das Schweizer Unternehmen seine Neuheiten vor.

Auf der Basis seiner Expertise im Bereich linearer Systeme und hocheffizienter Bewegungsabläufe entwickelt und produziert die Schweizer MPS Micro Precision Systems AG miniaturisierte Medizinprodukte. Diese Produkte erfüllen in puncto Leistung, Biokompatibilität und Zuverlässigkeit alle Merkmale, die nach den in diesem Bereich geltenden europäischen und amerikanischen Vorschriften gefordert sind.

In Zusammenarbeit mit einem Kunden arbeitete das Bieler Unternehmen beispielsweise an einem hydraulischen System, das die Pumpfunktion eines künstlichen Herzens sicherstellt. Durch die Auswahl geeigneter Materialien, der Oberflächenbeschaffenheit und einer komplexen, mikrometergenauen Geometrie soll das Pumpensystem in der Lage sein, den natürlichen Herzschlag zu reproduzieren. Das System ist für rund 230 Millionen pulsierende Zyklen ausgelegt, was einer Einsatzzeit im Körper von ungefähr fünf Jahren entspricht.

Implantierbare Peristaltikpumpe mit variabler Fördermenge

Ein Teil der Komponenten wird in der Montage durch Materialpaarung und Schrumpfung zusammengefügt, um perfekte Maßhaltigkeit zu gewährleisten. Die Klebeverbindungen dieser Herzpumpe (Peek/Aluminium und Peek/Stahl) werden auf plasmavorbereiteten Oberflächen ausgeführt, was die hohen Anforderungen und die Reproduzierbarkeit auf Dauer sicherstellt.

Eine weitere Entwicklung nach Kundenspezifikation ist eine implantierbare Peristaltikpumpe mit variabler Fördermenge. Diese programmierbare Pumpe kann beispielsweise Schmerzmittel über einen Katheter direkt in den Liquorraum des Patienten verabreichen. Sie besteht aus drei Armen, die in der Spitze je ein aus Titan bestehendes Kugellager beinhalten. Damit wird die Reibung bei Rotation der Pumpe so gering wie möglich gehalten.

Montage der Komponenten im Reinraum

Die Dosiergenauigkeit wird unter anderem über eine Andruckfeder gewährleistet, die genau die notwendige Kraft aufbringt, um den mit dem Katheter verbundenen flexiblen Peristaltik-Schlauch zu verschließen. Der gleichförmigen Andruckkraft und die Reibungsarmut wird durch hohe Einzelteilqualität und eine sorgfältige Montage der Komponenten in Reinräumen der ISO-Klasse 7 sichergestellt. Drehmoment, Federsteifigkeit sowie Geometrie der Baugruppe werden zu 100 % kontrolliert, so der Hersteller.

Das Platzieren von Pedikelschrauben oder anderen Implantaten in der Wirbelsäule erfordert Eingriffe von hoher Präzision. Um das Risiko menschlicher Fehler zu reduzieren, kommt ein neues OP-Verfahren mit einem Miniatur-Hexapod zum Einsatz. MPS Microsystems wurde mit der Entwicklung und Herstellung des Mikroroboters beauftragt. Der Hexapod soll mit einem Durchmesser von 50 mm, einer Höhe von 80 mm und einem Gewicht von 330 g der kleinste seiner Art auf dem Markt sein, so das Unternehmen. Die Struktur des Miniatur-Hexapods enthält sechs Linearaktuatoren, jeweils bestehend aus:

  • einem bürstenlosen Faulhaber-Motor von 5 mm Durchmesser,
  • einem Planetengetriebe mit einem Untersetzungsverhältnis von 1:125,
  • einer Schraube-Mutter-Baugruppe von 1,5 mm Durchmesser
  • sowie einem induktiven Miniatur-Linearencoder

Jeder Aktuator wird in einem geschlossenen Regelkreis betrieben und erreicht eine Positioniergenauigkeit von 1 µm bei einem Gesamtstellweg von 10 mm.

Quelle: medizin&technik vom 10.11.2021