KMU-innovativ Medizintechnik

 

Öffentliche Bekanntmachungen:	17.06.2011, 21.10.2011, 21.01.2013
Förderzeitraum:	2011 - laufend
Gesamtvolumen:	4,4 Mio. EUR
Vorhabenzahl:	4

 

Verbund: ITD (Intelligent Tool Drive) - ein handgehaltenes robotisches System für chirurgische Anwendungen

Verbund: Innovatives System zur Kompensation von Fußheberschwäche – adaptiver Peroneusstimulator (APeroStim)

Verbund: Belastungsarme Blutpumpe "Careflow" für die Herzunterstützung (CAREFLOW)

Verbund: Entwicklung eines innovativen, hochelastischen Netzimplantats für die Hernienchirurgie (E-Mesh)

1. Ziele des Förderschwerpunkts

Die deutsche Medizintechnik wird stark durch KMU-geprägt und ist aufgrund ihrer weltweiten Marktstärke eine wichtige Säule der Gesundheitswirtschaft. Die Branche zeichnet sich durch innovative Technologien, hohe Wachstumsraten und wesentliche Beiträge für eine bessere medizinische Versorgung aus. Um weiterhin eine weltweite Spitzenposition einzunehmen, muss sich die Branche verstärkt Alleinstellungsmerkmale mit anspruchsvollen Produkten und Dienstleistungen erarbeiten.
Im Fokus stehen daher forschungsaktive KMU, die in der Medizintechnik tätig sind bzw. ihr Geschäftsfeld in diesem Bereich erweitern wollen. Förderung kann für Projekte aus allen Bereichen der Medizintechnik beantragt werden, eine thematische Einschränkung besteht nicht. Voraussetzung ist jedoch, dass es sich um eine medizintechnische Entwicklung für die Anwendung in der Gesundheitsversorgung für den Menschen handelt. Ferner müssen im Projekt technische Entwickler und Anwender aus der Gesundheitsversorgung zusammenarbeiten. Ziel ist es,

• den Weg vom Machbarkeitsnachweis einer Idee zu einem Medizinprodukt zu beschleunigen,
• Innovationsbarrieren zu überwinden
• und Synergien durch die Vernetzung von Wirtschaft, Wissenschaft und Anwendern zu schaffen.

2. Stand der Fördermaßnahme

Die Maßnahme KMU-innovativ Medizintechnik besitzt zwei halbjährliche Bewertungsstichtage (15.04. und 15.10.), zu denen jeweils Projektskizzen eingereicht werden können. Weitere Informationen finden Sie hier.
 
3. Geförderte Vorhaben

Verbund: ITD (Intelligent Tool Drive) - ein handgehaltenes robotisches System für chirurgische Anwendungen

Im Rahmen des Vorhabens soll ein vorwettbewerbliches Labormuster eines handgehaltenen Operationsroboters ("Intelligent Toll Drive", ITD) entwickelt werden. Dabei handelt es sich um eine intelligente Maschine zur Knochenbearbeitung (Fräsen, Bohren), die vom Arzt in der Hand gehalten wird. Die Positionierung des Werkzeugs relativ zum Knochen wird durch optisches Tracking und weitere Sensorik bestimmt. Das Werkzeug wird automatisch gegenüber äußeren Störungen korrigiert. Dadurch können Zittern des Operateurs oder Abweichen von der Sollposition genauso ausgeglichen werden wie Bewegungen des Knochens. Durch das aktive Halten des Roboters behält der Arzt jederzeit die Kontrolle über den Eingriff. Er führt selbst die Behandlung des Patienten aus und überwacht optisch und haptisch den Bearbeitungsprozess. Das System ist dadurch weniger sicherheitskritisch, da neben den intrinsischen Sicherheitsfunktionen des ITD der Operateur zusätzlich Fehlfunktionen erkennen und Fehler vermeiden kann.

Prozesssteuerung, Operationsplanung und Systemintegration

 

MRC SYSTEMS GmbH Medizintechnische Systeme Hans-Bunte-Str. 8 69123 Heidelberg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Marcus Götz 06221 13803-13 01EZ1205A 349.984 EUR 01.07.2012 - 30.06.2015

In der ersten Phase des Vorhabens werden die Abläufe im OP für die ausgewählten Eingriffe genau charakterisiert, Vorversuche durchgeführt und technische sowie sicherheitsbezogene Anforderungen an das System ermittelt. Diese Phase schließt Fragen des Risikomanagements mit ein. In der Entwicklungsphase werden die Systemkomponenten an die spezifischen Anforderungen adaptiert und Versuchsaufbauten vorbereitet. Wesentliche Aufgaben der MRC GmbH liegen dabei in den Bereichen Prozesssteuerung, Operationsplanung und Benutzerführung, Workflow-Management und Systemintegration.

 

Hardwareentwurf und Labormusteraufbau von microelektronischen Baugruppen für eine Operationsroboter-Steuerung

 

Binder-Elektronik GmbH Hauptstr. 142 74889 Sinsheim

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Wolfgang Binder 07261 9289-10 01EZ1205B 166.007 EUR 01.07.2012 - 30.06.2015

In der Anfangsphase werden mit den Partnern die Elektronik-Anforderungen spezifiziert und ein Pflichtenheft erstellt. Danach erfolgt die Einarbeitung in die Schaltungsunterlagen der Partner. Aus diesen werden für ca. 10 unterschiedliche Baugruppen von Leiterplatten simuliert und nach Prüfung und Freigabe durch die Partner die Leiterplattenlayouts und Fertigungsunterlagen entwickelt. Danach werden die Leiterplatten und Bauteile beschafft, bestückt, gelötet und geprüft. Die aufgebauten Module werden als Labormuster auf Zuverlässigkeit untersucht.

 

Entwicklung, Konstruktion und Adaption der einzelnen Systemkomponenten des ITD

 

Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum Mannheim Orthopädisch-Unfallchirurgisches Zentrum Theodor-Kutzer-Ufer 1-3 68167 Mannheim

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

PD Dr. Markus Schwarz 0621 383-4569 01EZ1205C 600.000 EUR 01.07.2012 - 30.06.2015

In der Analyse- und Entwicklungsphase werden die Abläufe im OP für die ausgewählten Eingriffe genauer charakterisiert, Vorversuche durchgeführt und die Anforderungen an das System ermittelt. In der Konstruktions- und Aufbauphase werden die Systemkomponenten an die spezifischen Anforderungen adaptiert und Versuchsaufbauten vorbereitet. In der abschließenden Evaluationsphase werden alle Komponenten in ein Gesamtsystem integriert sowie Testpläne für Hard- und Software erstellt. Die Analyse des Systems erfolgt anhand von Versuchen mit geeigneten Prüfständen.

 

Konzeption der Hard- und Software für das hybride Trackingsystem

 

Hochschule Mannheim Fakultät Informationstechnik John-Deere-Str. 85 68163 Mannheim

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Marcus Vetter 0621 292-6347 01EZ1205D 236.947 EUR 01.07.2012 - 30.06.2015

In der ersten Projektphase wird das mathematische Modell eines hybriden Trackingsystems konzipiert. Aus der klinischen Analyse der Abläufe und den ermittelten technischen sowie sicherheitsbezogenen Anforderungen werden die funktionalen Eigenschaften des Trackingsystems abgeleitet und in das Systemmodell integriert.

 

Verbund: Innovatives System zur Kompensation von Fußheberschwäche – adaptiver Peroneusstimulator (APeroStim)  

In dem geplanten Vorhaben wird ein adaptiver Peroneusstimulator (APS) für die Kompensation einer Fußheberschwäche entwickelt. Gegenüber vorhandenen Systemen zeichnet er sich durch eine Kombination von Inertialsensoren und EMG-Messungen sowie durch eine automatische Anpassung der Stimulationsintensität an Gangsituation, Eigenaktivität und Ermüdungszustand aus. Dadurch werden eine präzisere Synchronisierung der Stimulation mit dem Gang und ein physiologischeres Gangbild erzielt, erstmals auch auf Treppen und Schrägen. Eine Online-Optimierung der Stimulation über ein Elektrodenarray wird die aufwändige Elektrodenplatzierung entfallen lassen und zu einer reinen Fußhebung ohne ungewollte Inversion/Eversion führen. So entsteht ein neuartiges Stimulationssystem, das die Gangtherapie in der neurologischen Rehabilitation verbessert und beschleunigt und chronischen Patienten ein effizienteres und sichereres Gangbild verleiht. In der ersten Projektphase wird im Rahmen der zwischen den Kooperationspartern aufgestellten Anforderungen ein PC-gesteuertes Funktionsmuster entwickelt. Aufbauend auf diesem können die parallel von Hasomed entwickelten Algorithmen zur Echtzeit-Gangphasen- und Winkelschätzung zusammen an dem Kooperationsparter Charité übergeben werden. In der zweiten Phase sollen die Online-Adaptions-Algorithmen sukzessive auf ein Microcontroller-System portiert werden. Es ist zudem Ziel einen eigenständigen Prototypen aufzubauen und zu testen.

Teilprojekt 1

 

HASOMED Hard- und Software für Medizin Gesellschaft mbH Paul-Ecke-Str. 1 39114 Magdeburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Matthias Weber 0391 6209190 01EZ1204A 253.730 EUR 01.05.2012 - 30.04.2015

Teilprojekt 2

Technische Universität Berlin Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik Institut für Energie- und Automatisierungstechnik Fachgebiet Regelungssysteme Einsteinufer 17 10587 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr.-Ing. Jörg Raisch 030 314-22999 01EZ1204B 262.138 EUR 01.05.2012 - 30.04.2015

Teilprojekt 3

Medical Park AG - Medical Park Berlin Humboldtmühle An der Mühle 2-9 13507 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Stefan Hesse 030 300240-9312 01EZ1204C 241.746 EUR 01.05.2012 - 30.04.2015

 

Verbund: Automatisierte Blutzuckerkontrolle in der klinischen Behandlung: Entwicklung eines auf der Mikrodialysetechnik basierten geschlossenen Regelkreises (Microloop)

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuartigen, automatisierten geschlossenen Regelkreis (closed-loop System) zur Glukosekontrolle bei hospitalisierten Patienten. Das System beruht auf einer kontinuierlichen Probenahme ohne Blutverlust mittels Mikrodialyse-Technik zur Messung der Blutglucose, die mit einer neuartigen, genauen und zuverlässigen Glukosesensortechnik und einem verbesserten Glukosekontrollalgorithmus kombiniert wird. Die Entwicklung wird in fünf Arbeitspaketen vollzogen. Neben Projektmanagement stehen dabei insbesondere die Identifikation und Vorentwicklung von Schlüsselkomponenten (bestehend aus der Entwicklung des Algorithmus, der Optimierung des Körperzugangs und des Glukose-Monitorings) und die Entwicklung des integrierten Gesamtgerätes als Funktionsmuster im Vordergrund. Letztere umfasst die Erstellung eines System-/Sicherheitskonzeptes und von Risikoanalysen sowie die Integration, den Aufbau und die Inbetriebnahme von geplanten acht Funktionsmustern. Die Einzelkomponenten werden in klinisch-experimentellen Studien bei relativ gesunden Patienten mit Typ 1- oder Typ 2 Diabetes getestet. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden unmittelbar zur weiteren Optimierung der Komponenten genutzt. Das integrierte Gesamtsystem wird dann bei hospitalisierten Patienten, nahezu unter klinischen Alltagsbedingungen, getestet und weiter verbessert.

Teilvorhaben: Projektmanagement und klinische Evaluierung

 

PROFIL Institut für Stoffwechselforschung GmbH Hellersbergstr. 9 41460 Neuss

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Tim Heise 02131 4018-411 01EZ1203A 384.702 EUR 01.10.2012 - 30.09.2015

 

Profil ist Projektkoordinator und bearbeitet in diesem Projekt schwerpunktmäßig die Entwicklung des Algorithmus und die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung der Ergebnisse der klinischen Studien.

Teilvorhaben: Identifikation und Entwicklung der Schlüsselkomponenten

 

TRACE Analytics GmbH Richard-Wagner-Str. 1-2 38106 Braunschweig

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Wolfgang Künnecke 0531 209008-10 01EZ1203B 383.022 EUR 01.10.2012 - 30.09.2015

 

Trace bearbeitet in diesem Projekt schwerpunktmäßig die Entwicklung des Glukose-Monitorings und den Anschluss der Probenahme an den Körperzugang.

Teilvorhaben: Entwicklung des MICROLOOP-Funktionsmuster-Gerätes (Mechatronic AG)

 

Mechatronic AG Wittichstr. 2 64295 Darmstadt

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dipl.-Ing. Jürgen Stiller 06151-50031-16 01EZ1203C 404.490 EUR 01.10.2012 - 30.09.2015

 

Mechatronic bearbeitet in diesem Projekt schwerpunktmäßig die Entwicklung eines "Closed Loop” Funktionsmuster Steuer-/ Messgerätes inkl. Aufbau / Inbetriebnahme.

 

Verbund: Belastungsarme Blutpumpe "Careflow" für die Herzunterstützung (CAREFLOW)

Herzunterstützungssysteme sind in der Klinik erfolgreiche Instrumente für die Therapie von Herzmuskelerkrankungen. Trotz der großen Fortschritte in den letzten Jahrzehnten wirken die verwendeten Rotationsblutpumpen traumatisierend auf das Blut. Diese Traumatisierung verhindert eine Anwendung bei vielen Patienten, da Gerinnungsfaktoren zerstört werden und es zu inneren Blutungen kommen kann. Ziel des Vorhabens ist deshalb die Umsetzung einer belastungsarmen Rotationsblutpumpe für die Herzunterstützung. Die hier geplante Innovation ist der Einsatz einer mehrstufigen Axialpumpe als Blutpumpe. Dadurch kommt es zu einer geringen Zerstörung der Gerinnungsfaktoren.

Die Schädigung des Plasmas, im Speziellen die Schädigung eines wichtigen Proteins (Willebrand Faktor) konnte bislang nicht zu Scherspannungen in der Blutpumpe zugeordnet werden. Vielversprechende Anhaltspunkte ergaben sich jedoch aus spezifischen Strömungsformen und resultierenden Schädigungen des Willebrand Faktors, die bei Patienten mit Aorten-Stenosen beobachtet wurden. Die Neuheit des Lösungsansatzes besteht deshalb darin, aus den klinischen Daten der Aorten-Stenosen Konstruktionsrichtlinien für eine belastungsarme Rotationsblutpumpe abzuleiten. Die Arbeiten von DUALIS umfassen die Lager-, Motor- und Regelungskonzeption, die Messtechnik und den Datentransfer sowie die Gesamtsystemintegration unter Berücksichtigung geeigneter Werkstoffe und Oberflächen.

Teilvorhaben: Lager-, Motor- und Regelungskonzeption sowie Gesamtsystemintegration unter Berücksichtigung geeigneter Werkstoffe und Oberflächen

Dualis MedTech GmbH Am Technologiepark 8+10 82229 Seefeld

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Stephan Sagolla 08152 99372-32 01EZ1202A 343.266 EUR 01.06.2012 - 31.05.2015

Teilvorhaben: Konstruktion und Fertigung der Blutpumpe sowie Durchführung von strömungsmechanischen Untersuchungen

Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus Mitte Klinik für kardiovaskuläre Chirurgie Labor für Biofluidmechanik Thielallee 73 14195 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Ulrich Kertzscher 030 450-553838 01EZ1202B 686.426 EUR 01.06.2012 - 31.05.2015

Teilvorhaben: in-vitro- und in-vivo-Untersuchungen von Pumpprinzip und Pumpe

Deutsches Herzzentrum Berlin Klinik für Herz, Thorax- und Gefäßchirurgie Augustenburger Platz 1 13353 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Dr. Roland Hetzer 030 4593-2000 01EZ1202C 208.058 EUR 01.06.2012 - 31.05.2015

Verbund: Entwicklung eines innovativen, hochelastischen Netzimplantats für die Hernienchirurgie (E-Mesh)

Weltweit werden jährlich über 1,5 Mio. textile Implantate insbesondere zur Therapie von Leistenbrüchen (Hernien) erfolgreich eingesetzt. Vorhandene Netz-Implantate (sog. Meshs) aus geeigneten Kunststoffen verstärken dabei vor allem wenig dehnbares Gewebe (z.B. in der Leiste). Ihr Einsatz in Bereichen mit großer anatomischer Mobilität führt allerdings bisher zu erheblichen Komplikationen, da vorhandene Meshs aus weitgehend unelastischen Polymerfäden bestehen. Dies hat eine Störung der Gewebsintegration oder Gewebsirritationen zur Folge. Ein Aachener Team um die FEG Textiltechnik Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft mbH entwickelt nun ein innovatives elastisches Netzimplantat. Dabei soll ein neu entwickelter hochelastischer Faden eingesetzt werden. Das Forscherteam erhofft sich, mit diesem Netz-Implantat die Aussicht auf eine langfristige Heilung der Patienten deutlich zu verbessern.

Teilprojekt 1: Textiltechnische Entwicklung und Umsetzung der Implantate für drei Anwendungen

FEG Textiltechnik Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft mbH  Abt. Entwicklung Jülicher Str. 338a 52070 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Achim Breuer 0241 1892374-0 01EZ1201A 400.687 EUR 01.06.2012 - 31.05.2015

Die FEG Textiltechnik Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft mbH übernimmt in Ihrem Teilprojekt die Spezifikationen für die angestrebten Produkte gemeinsam mit den Partnern. Die Firma wird die Entwicklungen federführend leiten und die textiltechnische Konstruktion aus den neuen Filamenten realisieren. Dazu werden für drei chirurgische Applikationen entsprechend Netzstrukturen entwickelt, auf neu zu konstruierenden Anlagen umgesetzt und die tierexperimentelle Evaluation begleitet.

Teilprojekt 2: Entwicklung elastischer Monofilamente aus Polycarbonaturethan

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen  Fakultät 4 - Maschinenwesen Institut für Textiltechnik Otto-Blumenthal-Str. 1 52074 Aachen

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Marion Strauf Amabile 0241 80-23410 01EZ1201B 378.019 EUR 01.06.2012 - 31.05.2015

Das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen übernimmt in seinem Teilprojekt die Entwicklung und Herstellung der neuartigen elastischen Kunststoff-Fasern für das Netz-Implantat und deren Verarbeitung zu Netzstrukturen. Dazu werden Parameter des Herstellungsprozesses systematisch untersucht und Fasern mit definiertem Eigenschaftsprofil hergestellt. Ebenso werden die Möglichkeiten zur Ausdehnung des Verarbeitungsprozesses untersucht, um die Möglichkeiten für eine spätere Produktumsetzung zu evaluieren.

Teilprojekt 3: Medizinische Spezifikation und Evaluation der Implantate

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Fakultät 10 - Medizin und Universitätsklinikum Chirurgische Klinik Pauwelsstr. 30 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Uwe Klinge 0241 8080653 01EZ1201C 239.308 EUR 01.06.2012 - 31.05.2015

Die Chirurgie des Universitätsklinikums Aachen übernimmt in Ihrem Teilprojekt die medizinische Spezifikation und Evaluation der neu entwickelten Kunststoff-Fasern und der daraus hergestellten Netzstrukturen. Für drei medizinisch relevante chirurgische Applikationen (Narbenhernien, Stomata und Bauchwandersatz) werden gezielt Netz-Implantate entwickelt und im Anschluss tierexperimentell getestet.