Medizintechnik & Neuroprothetik

Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik

Bidirektionales Interface für periphere Nerven.
Bidirektionales Interface für periphere Nerven.
© Fraunhofer IBMT (Foto: Bernd Müller).

Projekte

Öffentliche Projekte

Im Rahmen von der Europäischen Union geförderten sowie u. a. vom BMBF und anderen öffentlichen Einrichtungen unterstützen Projekten erfolgt eine interdisziplinäre Teamarbeit verschiedener technischer und wissenschaftlicher Bereiche. Hierbei wird verstärkt auf die Kooperation mit industriellen Partnern Wert gelegt, damit die angewandte Forschung praxisnah umgesetzt werden kann.

Implantierbare, elastische Nanofunktionalisierte Polysiloxan-Strukturen für Anwendungen in der Neuroprothetik (elaN)

Beschreibung: Das übergeordnete Ziel des Projektes elaN ist die Optimierung sensorischer und aktorischer Funktionalität der Schnittstelle zwischen dem biologischen System und dem technischen Mikrosystem mit Hilfe nanoskaliger Effekte. Hierzu zählen die nachhaltige Verbesserung der Schnittstellenperformance sowie insbesondere die Erschließung von elektrischer, mechanischer und bio-aktiver Schnittstellenfunktionalität mit derselben Materialklasse. Ein wesentlicher Vorteil für die Entwicklung von Sensoren und Aktoren für die Neuroprothetik besteht darin, dass durch die Verfügbarkeit eines funktionalisierten Polysiloxans ein monolithischer Aufbau aktiver Systemkomponenten aus nur einem Material erreichbar wird. Zusätzlich bewirkt die Etablierung solcher neuer Systeme auf der Basis innovativer Materialien völlig neue Möglichkeiten bio-aktive Komponenten aufzubauen und einzusetzen. Ein Beispiel hierfür ist die Implementierung von auf Mikro- oder Nanopartikeln basierenden Drug Delivery Systeme.
Förderung: 16SV5367
Förderzeitraum: 10/2010 - 09/2013

Begleitforschung im BMBF Themenschwerpunkt „Intelligente Implantate“ (Implant)

Beschreibung: Im Rahmen seines Aktionsplans Medizintechnik, fördert das BMBF 12 wissenschaftliche bzw. anwendungsorientierte Verbundprojekte, die eine Entwicklung „Intelligenter Implantate“ zum Ziel haben. Die Entwicklungsphase ist durch hohes Risiko und besondere Komplexität gekennzeichnet. Bei der Bearbeitung dieser Projekte ergeben sich Schnittmengen, insbesondere für die medizinisch-technischen Herausforderungen, aber auch bei der Beantwortung nichttechnischer Fragestellungen bezüglich Zulassung der Implantate als Medizinprodukt und ihrer Finanzierung im deutschen Gesundheitswesen. Um Risikofaktoren bei der technischen Umsetzung der Vorhaben und Hürden für einen möglichen Markteintritt zu identifizieren und zu reduzieren, soll als unterstützende Maßnahme eine Begleitforschung eingesetzt werden. Hiermit soll durch die Nutzung von Synergieeffekten, einen aktiven Wissenstransfer und die Kommunikation der Projektergebnisse die vorwettbewerbliche Phase entscheidend optimiert und ggf. verkürzt werden.
Beitrag des IBMT: Beschreibung biologisch-technischer Schnittstellen intelligenter Implantate: Telemetrie, Elektroden, Energieversorgung
Förderung: 16V5007
Förderzeitraum: 07/2010 – 07/2013

 

Neuroprothese für Gleichgewichtsstörungen (CLONS)

Beschreibung: Entwicklung eines Prothesensystems für Patienten mit Erkrankungen und Störungen des Gleichgewichtssystems. Bewegungen und Beschleunigungen werden über geeignete Sensoren erfasst und in Steuersignale gewandelt, welche zur Elektrostimulation des Gleichgewichtsnervs über mikrotechnische Multikanal-Elektroden genutzt werden.
Beitrag des IBMT: Entwicklung und Fertigung von implantierbaren Mikroelektroden für das Gleichgewichtssystem, Organisation von Workshops und Summer Schools
Förderung: EU-FP7-ICT-225929
Förderzeitraum: 01/2009-12/2012

 

Aufbau einer bionischen Handprothese auf der Grundlage eines zu entwickelnden myogen gesteuerten intelligenten Implantates (Myoplant)

Beschreibung: Die Komplexität der Bewegungen einer Handprothese steigt mit den Anforderungen an die Bedienung und die Informationsschnittstelle zur Steuerung der Prothese. Idealer Weise sollte eine Prothese intuitiv, d. h. ohne großen Lernaufwand durch ihren Träger, zu bedienen sein. Hinzu kommt, dass die Bedienung nicht zeitaufwendig sein darf. Einem Patienten kann etwa, um einen Vergleich mit alltäglichen elektronischen Hilfsmitteln zu wagen, nicht zugemutet werden, sich durch eine Vielzahl von Auswahlmenüs hindurch kämpfen zu müssen, um schließlich die Funktion seiner Wahl aufrufen zu können.
Beitrag des IBMT: Biologisch-technische Schnittstellen einschließlich Technologien, Prozesse zur Fertigung und Evaluation des Mikroimplantats
Förderung: 16SV3697
Förderzeitraum: 08/2008 – 06/2011

 

Entwicklung und Management hybrider Geschäftsmodelle im Gesundheits- und Wellnesswesen (LifeScience.biz)

Beschreibung: Das Verbundvorhaben verfolgt das Ziel, wissenschaftlich methodisch Grundlagen für erfolgreiche dienstleistungsbasierte Geschäftsmodelle im Segment Gesundheit und Wellness zu erarbeiten. Im Zentrum des Verbundvorhabens steht das Erarbeiten eines ganzheitlichen Konzepts zur systematischen Entwicklung, Erprobung und Einführung von innovativen, dienstleistungsbezogenen Geschäftsmodellen, die sich an Leistungserbringer im Segment Gesundheit und Wellness richten (Business-to-Business-Leistungen). Die Anwendungspartner bringen auf mikrosystemtechnischen Innovationen basierende Produkte mit einem hohen Reifegrad in das Vorhaben ein. Gemeinsam mit den Anwendungspartnern erfolgt die Erprobung und Evaluation der Geschäftsmodelle. Die am Vorhaben beteiligten Transferpartner sowie die geplanten Transfermaßnahmen stehen für eine wirksame Breitenumsetzung der Ergebnisse.
Förderung: 01FC8063
Förderzeitraum: 12/2008 – 11/2011

 

Intelligentes, textilbasiertes Mikrosystem zur Prävention der Ulcusbildung bei Diabetes- und Dekubituspatienten durch Erfassung dynamischer und statischer Gewebebelastungen (UlcusPrevent)

Beschreibung: Das Verbundvorhaben verfolgt das Ziel, wissenschaftlich methodisch Grundlagen für erfolgreiche dienstleistungsbasierte Geschäftsmodelle im Segment Gesundheit und Wellness zu erarbeiten. Im Zentrum des Verbundvorhabens steht das Erarbeiten eines ganzheitlichen Konzepts zur systematischen Entwicklung, Erprobung und Einführung von innovativen, dienstleistungsbezogenen Geschäftsmodellen, die sich an Leistungserbringer im Segment Gesundheit und Wellness richten (Business-to-Business-Leistungen). Die Anwendungspartner bringen auf mikrosystemtechnischen Innovationen basierende Produkte mit einem hohen Reifegrad in das Vorhaben ein. Gemeinsam mit den Anwendungspartnern erfolgt die Erprobung und Evaluation der Geschäftsmodelle. Die am Vorhaben beteiligten Transferpartner sowie die geplanten Transfermaßnahmen stehen für eine wirksame Breitenumsetzung der Ergebnisse.
Förderung: 16SV3714
Förderzeitraum: 11/2008 – 10/2011

 

Kontinuierliches intraoperatives Nervenmonitoring als mikrotechnologisches Navigationsinstrument (IKONA)

Beschreibung: Entwicklung eines kontinuierlichen Überwachungssystems zum Schutz von Nervenstrukturen während operativen Eingriffen. Über Elektrostimulation und Ableitung kann der Nerv über seine gesamte Länge überwacht werden, und der Chirurg wird über ein Alarmsignal gewarnt, falls der Nerv einer mechanischen oder thermischen Belastung ausgesetzt wird.
Beitrag des IBMT: Koordination des Projekts, Entwicklung und Fertigung von Elektrodensystemen zur Stimulation und Ableitung
Förderung: 01EZ0722
Förderzeitraum: 09/2007-05/2011

 

Measuring the Impossible NETwork (MINET)

Beschreibung: In Minet sind alle Koordinatoren der "Measuring the Impossible (MtI)" Aktivitäten zusammengeführt um eine bessere Zusammenarbeit und eine nachhaltige Ergebnisumsetzung zu erzielen. Auf Basis von Workshops, "think tanks" und Training Kurse werden Informationen und Erfahrungen ausgetauscht.
Beitrag des IBMT: Zusammenarbeit und Teilnahme an den Veranstaltungen. Input für e-MINET
Förderung: EU-FP6-NEST-043297
Förderzeitraum: 02/2007-01/2010

European Expert Platform for "Measuring Human Feelings and Emotions (Feel Europe)"

Beschreibung: Organisation und Durchführung eines Workshops zum Thema "Messen von menschlichen Gefühlen und Emotionen". Zusammenfassen der Workshop-Ergebnisse in einem "White Paper" als Grundlage für weitere FuE-Arbeiten.
Beitrag des IBMT: Koordination des Projektes, Durchführung des Workshops und editieren des "White Papers"
Förderung: EU-FP6-NEST-043357
Förderzeitraum: 02/2007-07/2008

DARPA "Revolutionizing Prosthetics Program"

Beschreibung: Entwicklung eines Armprothesensystems zur Rehabilitation abgetrennter Gliedmaße.
Beitrag des IBMT: Charakterisierung von Kapselungsmaterialien sowie Evaluierung von Multilayerkapselungsschichten zur Beschichtung von Mikroelektrodenarrays für die Kontaktierung an das Nervensystem
Förderung: DARPA
Förderzeitraum: 09/2006-11/2007

Selbstorganisierender Elektrodenverbund für die elektrophysiologische Diagnostik (SEED)

Beschreibung: Das Gesamtziel des Projektes SEED ist die Machbarkeitsanalyse einer intelligenten Oberflächenelektrode zum Einsatz in einem komplexen Elektrodenverbund zur kabellosen, hochkanaligen Messung elektrophysiologischer Parameter. Die wissenschaftlich ausgearbeitete Studie soll mit dem Aufbau eines funktionstüchtigen Demonstrators validiert werden, um die erfolgte Mikro-Nano-Integration und die Synergieeffekte konvergierender Technologien für die Medizintechnik unmittelbar bewerten zu können.
Beitrag des IBMT: Projektleitung
Förderung: BMBF
Förderzeitraum: 05/2007-04/2008

The Fusion of Neuroscience and Robotics for augmenting human capabilities (Neurobotics)

Beschreibung: In dem EU Projekt Neurobotics werden vornehmlich drei wissenschaftliche Forschungsbereiche bearbeitet:
1. Schnittstellentechnologie: der Fokus liegt auf invasiven und nicht-invasiven Schnittstellen zum peripheren Nervensysten (PNS) als auch zum zentralen Nervensystem (ZNS)
2. Neurowissenschaften mit besonderem Bezug auf die sensormotorische Koordination
3. Robotik hinsichtlich biomimetischer und anthropomorpher Systeme und bionischer Komponenten
Beitrag des IBMT: Entwicklung von implantierbaren Elektroden zur Neurostimulation und Ableitung von Nervensignalen (Sieb-, Shaft-, tfLIFE-Elektroden), Elektrodenoptimierung, Aufbau- und Verbindungstechnik, Untersuchungen zur biologischen Verträglichkeit
Förderung: EU IST-001917
Förderzeitraum: 01/2004-12/2007

NIH/NINDS "Chronic Microelectrode Array"

Beschreibung: Entwicklung eines voll-integrierbaren, biokompatiblen, mikroenergetischen, chronischen Arrays zur neuronalen Signalaufnahme.
Beitrag des IBMT: Entwicklung geeigneter Charakterisierungsmethoden zur Messung der Langzeitstabilität
Förderung: NIH
Förderzeitraum: 09/2004 - 09/2008

Intelligente multimodale mobile Sensorsysteme für Anwendungen in Medizin, Arbeitssicherheit und Wellness (INMUSENS, Produkt senSAVE)

Beschreibung: senSAVE hat das Ziel, Diagnostik und Therapie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu optimieren und Betroffene vor Notfällen zu bewahren. Neben der Behandlungsqualität sollen aber auch Selbstständigkeit und Lebensqualität gefördert werden. Am Körper angebrachte, funkvernetzte Sensoren überwachen rundum den Gesundheitszustand des betroffenen Patienten. Bei einer auffälligen Verschlechterung geht sofort eine Alarminformation beim diensthabenden Arzt ein. Telefonisch können Arzt und Patient dann weitere Maßnahmen absprechen und verhindern so den drohenden Notfall.
Beitrag des IBMT: Entwicklung von flexiblen, textilintegrierbaren Oberflächenelektroden zur trockenen Erfassung des Elektrokardiogramms
Förderung: MAVO
Förderzeitraum: 01/2005-03/2007

Development of a cybernetic hand prosthesis (CYBERHAND)

Beschreibung: Entwicklung einer Neuroprothese zur Steuerung einer künstlichen Gliedmaße für die obere Extremität nach Amputationsverletzung; Steuerung der künstlichen Gliedmaße und sensorisches Feedback sollen über die neurotechnische Schnittstelle erfolgen.
Beitrag des IBMT: Entwicklung von implantierbaren Elektroden zur Neurostimulation und Ableitung von Nervensignalen (Sieb-Elektroden), Elektrodenoptimierung, Aufbau- und Verbindungstechnik
Förderung: EU, IST Programm ,IST-2001-35094
Förderzeitraum: 05/2002-04/2005

Representation of stimuli as neural activity (ROSANA)

Beschreibung: Untersuchungen zur Repräsentation peripherer, sensorischer Signale im zentralen Nervensystem nach taktiler und elektrischer Stimulation.
Beitrag des IBMT: Entwicklung von implantierbaren, räumlich hochauflösenden Elektroden zur Neurostimulation und Ableitung von Nervensignalen (Sieb-Elektroden), Aufbau- und Verbindungstechnik, Telemetrie, Implantatentwicklung
Förderung: EU, IST Programm ,IST-2001-34892
Förderzeitraum: 05/2002-04/2005

Restoration of bladder function by neuroprothetics (REBEC)

Beschreibung: Entwicklung einer Neuroprothese zur Behebung neurogener Inkontinenz durch selektive Elektrostimulation; Entwicklung bis zum klinischen Test.
Beitrag des IBMT: Entwicklung von implantierbaren Elektroden zur Neurostimulation (Cuff-Elektroden), Aufbau- und Verbindungstechnik, Stimulatorentwicklung, Stimulationspulsentwicklung
Förderung: EU, LIFE-V Programm, QLG5-CT-2001-00822
Förderzeitraum: 01/2002-12/2004

Implantierbare und extrakorporale modulare Mikrosystem- technikplattform (IMEX)

Beschreibung: Infrastrukturprojekt zur Entwicklung bzw. Definition genormter Schnittstellen innerhalb biomedizinischer Mikrosysteme im Hinblick auf einen modularen Systemaufbau; Gründung der Initiative MikroMedizin.
Beitrag des IBMT: Koordination der Entwicklung eines Implantates zur Druckmessung in der Harnblase; Untersuchungen der physiochemischen Eigenschaften von Biomaterialien im Langzeiteinsatz; Wissensmanagement der Schnittstelle von Biomedizinischen Mikroimplantaten zu Körpergeweben- und Flüssigkeiten; Mitarbeit in der Arbeitsgemeinschaft "Biokompatible Aufbau- und Verbindungstechnik"
Förderung: BMBF, VDI/VDE-IT
Förderzeitraum: 06/2002-11/2004

EPI-RET / Retina Implantat I & II

Beschreibung: Retina Implantat für Blinde
Beitrag des IBMT: Entwicklung von technischen Mikrosystemen mit integrierten Elektroden auf Polyimidbasis für ein implantierbares Mikrosystem für Patienten mit Erblindung nach Retinitis Pigmentosa und Makuladegeneration, hybride Aufbau- und Verbindungstechnik, Akutstimulatoren für Tierversuche bis zum Humaneinsatz, Prüfung der Cytotoxizität nach ISO 10993.
Förderung: BMBF, DLR, 01 IN 501 H 4
Förderzeitraum: 08/1995-09/2003

Neuronen-Mikrosonde II (NMS II)

Beschreibung: Biohybrides Sondenimplantat zur Kontaktierung peripherer Nerven.
Beitrag des IBMT: Entwicklung von technischen Mikrosystemen mit integrierten Elektroden auf Polyimidbasis für biohybride Implantate, Prüfung der Cytotoxizität nach ISO 10993, gentechnische Optimierung von Neuronen (Stress- und Apoptoseresistenz)
Förderung: BMBF, BEO 0311529
Förderzeitraum: 07/1999-12/2002

An integrated system for the neuroelectric control of grasp in disabled persons (GRIP)

Beschreibung: Entwicklung einer Neuroprothese zur neuralen Stimulation bei Querschnittgelähmten; Wiederherstellung der Greiffunktion; Entwicklung bis zum klinischen Test.
Beitrag des IBMT: Entwicklung von implantierbaren Elektroden zur Neurostimulation (Cuff-Elektroden), Aufbau- und Verbindungstechnik, Telemetrie, Implantatdesign
Förderung: EU, ESPRIT Programme, no. 26322
Förderzeitraum: 01/1998-12/2001

Stand up and walk (SUAW)

Beschreibung: Entwicklung eines Implantates zur neuromuskulären Stimulation von Querschnittgelähmten zum Stehen und Gehen, Erprobung in klinischen Tests.
Beitrag des IBMT: Entwicklung von Epimysialelektroden, Implantatdesign
Förderung: EU, BIOMED II (BMH4-CT965-1501)
Förderzeitraum: 07/1996-06/2000