Medikamentendosiersystem für die Tumortherapie

Im Rahmen eines institutsübergreifenden Fraunhofer-Projektes wird derzeit ein Medikamentendosiersystem für die Tumortherapie entwickelt. Das hochminiaturisierte und auf 7,5 g limitierte System wird als Implantat ausgeführt und in nächster Nähe zum Tumor implantiert. Dabei ist das Ziel, hochkonzentrierte Cytostatika sehr genau und in kleinsten Mengen direkt in den Tumor zu verabreichen und so Fortschritte bei der Behandlung inoperabler Tumore zu erzielen.

Das implantierbare System verfügt über eine ausgeklügelte Fluidik, ein Medikamentenreservoir, eine hochpräzise Dosierüberwachung sowie Funk-Telemetrie, Ansteuerung mit Hochspannung und einen Akku. Zur Fluid-Förderung werden auf Silizium lithografisch hergestellte Piezopumpen eingesetzt.

Vorteile von piezoelektrischen Aktoren sind ein guter Wirkungsgrad, Verschleißarmut und ein hohes Miniaturisierungspotential, was vor allem in der Medizinelektronik eine wichtige Rolle spielt.

Das Fraunhofer IZM in Berlin hat eine hochminiaturisierte mehrkanalige Elektronik zur Ansteuerung von Piezoaktoren entworfen.

Vom Grundprinzip her ist die Elektronik ein DC/AC-Wandler. Eingangsseitig wird diese mit einer Spannung von 3.3 V DC versorgt, um den Einsatz in mobilen Geräten zu ermöglichen. Ausgangsseitig wird eine rechteckförmige Wechselspannung erzeugt. Die Amplitude der Ausgangsspannung liegt bei +300 V und -100 V bei bis zu 100 Hz. Im Vordergrund bei der Entwicklung stand dabei die Effizienz und eine hohe Miniaturisierung. Die maximale und minimale Ausgangsspannung, die Spannungsform sowie die Ausgangsleistung können durch den Mikrocontroller zusammen mit der integrierten Spannungsmessung flexibel eingestellt werden.

Durch die Entwicklung einer neuen Schaltungstopologie konnte ein höchstmöglicher Grad an Miniaturisierung erreicht werden. Mit nur 6 Halbleitern, einem Mikrocontroller und wenigen passiven Bauteilen ermöglicht die neue Topologie die Realisierung einer Piezoansteuerung auf einer Fläche von 7 mm x 7 mm.