Ultraschall spielt in der Medizin eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, Strukturen und Gewebe im Körper sichtbar zu machen. Bei der Behandlung von Prostataerkrankungen sind kompakte Lösungen gefragt, die Ultraschalltechnik direkt in medizinische Instrumente integrieren. Dadurch können Bildgebung und therapeutische Anwendungen in einem System zusammengeführt werden. Genau hier setzt die Technologieplattform von MaxQ Medical an. Das Unternehmen entwickelt ein transurethrales System, das Ultraschallbildgebung und therapeutische Anwendungen miteinander verbinden soll. Zunächst ist der Einsatz bei benigner Prostatahyperplasie (BPH), einer gutartigen Vergrößerung der Prostata, vorgesehen. Perspektivisch soll die Plattform weitere medizinische Anwendungen ermöglichen.

CMUTs machen Ultraschall kompakt

CMUTs (»Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers«) sind kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler und bilden eine technologische Grundlage kompakter Ultraschallsysteme.Dabei handelt es sich um winzige Strukturen, die mit Verfahren der Mikrosystemtechnik hergestellt werden und elektrische Signale in Ultraschall umwandeln können. Umgekehrt lassen sich empfangene Ultraschallsignale wieder in elektrische Signale überführen.

Durch ihre geringe Größe und ihre Integrationsmöglichkeiten bieten CMUTs interessante Voraussetzungen für medizinische Instrumente mit begrenztem Bauraum. Mehrere Wandler lassen sich zu Arrays zusammenfassen, wodurch kompakte Ultraschallsysteme mit zahlreichen Kanälen realisiert werden können.

Fraunhofer IPMS bringt Mikrosystemtechnik in die industrielle Anwendung

Das Fraunhofer IPMS verfügt über umfangreiche Kompetenz in der Entwicklung von CMUTs. Die Arbeiten umfassen unter anderem das Design der Bauelemente, die Entwicklung geeigneter Fertigungsprozesse sowie die Herstellung und Charakterisierung. Damit kann das Institut die CMUT-Technologie gezielt an die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen anpassen.

Die Entwicklungspartnerschaft mit Orchard Ultrasound Innovation und dessen erster Ausgründung MaxQ Medical steht dabei beispielhaft für den Technologietransfer des Fraunhofer IPMS. Ziel ist es, Forschungsergebnisse nicht nur im Labor weiterzuentwickeln, sondern gemeinsam mit Industriepartnern an konkrete Anforderungen anzupassen und für neue Anwendungen nutzbar zu machen. Neben der Miniaturisierung spielen unter anderem Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und die Integration in bestehende Systemkonzepte eine wichtige Rolle. Die Entwicklung geeigneter CMUTs erfordert deshalb das Zusammenspiel von Mikromechanik, Halbleitertechnologie und Systementwicklung.

»Wir freuen uns, MaxQ Medical als Entwicklungspartner auf dem Weg zur weiteren Entwicklung seiner Technologieplattform zu unterstützen und unsere CMUT Expertise in dieses anspruchsvolle MedTech Projekt einzubringen. Unsere Aufgabe ist es, die CMUT-Technologie so auszulegen, dass sie sich zuverlässig in das medizinische Instrument von MaxQ Medical integrieren lässt«, sagt Dr. Sandro Koch, Leiter des Geschäftsbereichs Acoustic Sensors and Systems am Fraunhofer IPMS.

Das Einsatzpotenzial der CMUT-Technologie reicht über die Zusammenarbeit mit MaxQ Medical hinaus. In der Medizintechnik entwickelt das Fraunhofer IPMS Lösungen unter anderem für die medizinische Bildgebung und photoakustische Systeme. Weitere Einsatzmöglichkeiten eröffnen sich überall dort, wo Sensorik auf kleinem Raum benötigt wird, beispielsweise in Wearables, kompakten Sensorsystemen und bei der Mensch-Maschine-Interaktion.