Medizintechnik: „Miniaturisierung noch lange nicht am Ende“

Seien es nun Handprothesen, mit denen man fühlen und greifen kann, oder Exoskelette, die Menschen übernatürliche Kraft verleihen – die Medizintechnik hat in den vergangenen Jahren rasante Fortschritte hingelegt. An der Entwicklung derartiger Technologien ist auch der steirische Leiterplattenhersteller AT&S beteiligt. „ Wir suchen uns Anwendungen, die gut zu unserer Positionierung passen und wir bringen unsere Technologie dort ein, wo sie wirklichen Nutzen bringt.“, erklärt Walter Moser, CSO (Chief Sales Officer) der Business Unit Automotive, Industrial, Medical von AT&S, im Gespräch mit der futurezone. Der Konzern beliefert unter anderem Smartphone- und Auto-Hersteller mit High-End Leiterplatten, aktuell wächst aber auch die Sparte Medizintechnik stark.

Mehr Tests als beim Smartphone

Obwohl sich die Branchen stark unterscheiden, kommen auch bei Leiterplatten für die Medizintechnik viele der aus Smartphones bekannten Technologien zum Einsatz: „Das offensichtlichste Beispiel ist die Kommunikation. Früher haben beispielsweise Hörgeräte oder Herzschrittmacher zur Konfiguration eigenständige Geräte gebraucht, die auf proprietären Funksystemen oder Radiowellen kommuniziert haben. Heute versucht man, dass es da eine gewisse Standardisierung gibt, sodass zum Beispiel auch das Handy auf bestimmte Funktionen zugreifen kann.“

Höchste Qualitätsanforderungen

„Auch wenn die Qualitätsanforderungen in allen unseren Kundensegmenten sehr hoch sind, verschärfen sich diese im Medizinbereich noch mal – schließlich geht es hier um lebenswichtige Funktionen“, erklärt Moser. „Wie auch bei anderen Anwendungen ist im Prozess [für den Herzschrittmacher] genau vorgeschrieben, welche Tests wie oft gemacht werden, mit welcher statistischen Genauigkeit. Die Ausgangskontrollen bei einer Leiterplatte für einen Herzschrittmacher haben den zehnfachen Testaufwand und unterliegen striktesten Qualitätsanforderungen. “

Die Anforderungen an die Materialien seien nicht zwingendermaßen viel anders, weil die Leiterplatten meist von einem Gehäuse geschützt werden und somit in den wenigsten Fällen mit dem Körper in Kontakt kommen. „Für uns ist die Ausfallsicherheit extrem wichtig, das Material spielt in diesem Fall eine geringere Rolle“, so Moser. „Das direkte Anlegen von Sensorik ist nicht immer unbedingt notwendig. Es gibt ja mehrere Arten, wie man Signale übertragen kann, ohne dass es zu direktem Gewebekontakt kommt.“

Bis zu fünf Jahre zur Zulassung

Man forsche zwar auch an Materialien, die direkt im Körper zum Einsatz kommen sollen, derzeit habe man aber „kein konkretes Projekt in der Pipeline“, erklärt Moser. „Wir betreiben hier intensiv Forschung in zwei Richtungen. Einerseits forschen wir nach Materialien, die resistent sind und nicht reagieren, andererseits aber auch nach Materialien, die genau das Gegenteil machen, also abbaubar sind.“

Bis ein serienreifes Produkt auf den Markt kommt, kann einige Zeit vergehen. Laut Moser rechne man mit einem „Minimum von zwei Jahren, bei Herzschrittmacher bis zu fünf Jahre“. Allein der Zulassungsprozess durch die US-Behörde FDA (Food and Drug Administration) kann bis zu ein Jahr lang dauern. Bis dahin muss aber bereits alles „wasserdicht“ und ausreichend geprüft sein. „Sie können in einem laufenden Projekt nur sehr wenige Änderungen vornehmen, weil das immer einen Rattenschwanz an Konsequenzen nach sich zieht.“ Diese langwierigen und auch kostspieligen Prozesse zwingen Hersteller wie AT&S dazu, eher auf erprobte Systeme zu setzen statt hohe Risiken einzugehen.

Kampf gegen Hacker

Der Einsatz von Standard-Modulen macht die Geräte aber auch verwundbarer. Immer wieder warnen Experten vor Sicherheitslücken in Medizingeräten. Zuletzt wurde bekannt, dass rund eine halbe Million Herzschrittmacher ein Firmware-Update benötigen, weil diese von Hackern angegriffen werden können. „Das birgt natürlich gewisse Gefahren, auch wenn man auf proprietäre Systeme setzt. Alles was an Übertragungen da ist, wird auch versucht werden zu knacken. Je standardisierter das ist, umso mehr nehmen diese Versuche zu. Die Gefahr besteht, aber ich denke, dass damit verantwortungsvoll umgegangen wird, trotzdem sollte noch mehr in die Sicherheit investiert werden.“

Man könne aber auch vom Einsatz derartiger Standard-Bauteile profitieren. Die Energiesteuerung aus Smartphones, die die Batterieforschung stark vorantreiben, können auch in tragbaren Medizingeräten zum Einsatz kommen und deren Lebenszeit stark verlängern. „Bei einem Herzschrittmacher macht es einen großen Unterschied, ob ich das Gerät alle drei oder nur sechs Jahre herausnehmen muss, auch wenn es nur ein kleiner Eingriff ist.“

„Hörgeräte waren wenig intelligent“

Künftig erwartet sich Moser, dass Medizintechnik immer kleiner und smarter wird. „Die Miniaturisierung ist noch lange nicht am Ende“, meint Moser. Geräte, die man bislang noch umständlich am Körper tragen musste, könnten dank kleinerer und energieeffizienter Bauweisen künftig auch Teil des Körpers werden. „Da gibt es noch viel Spielraum, wir haben die Grenzen des Möglichen noch lange nicht erreicht.“ Möglich wäre etwa ein kompakteres 24-Stunden-EKG für Patienten mit Herzerkrankung. Die Miniaturisierung müsse aber nicht nur kleinere Geräte zur Folge haben. So lassen sich etwa Hörgeräte kaum mehr verkleinern, andernfalls würden sie sich kaum im Ohr halten.

„Hörgeräte waren vor zehn, fünfzehn Jahren kein besonders intelligentes Produkt. Diese Geschichten von Hörgeräten, die pfeifen oder deren Batterien plötzlich wieder leer waren, kennt jeder. Heute gibt es alle möglichen Funktionen, beispielsweise um die Türklingel zu hören oder um sich mit dem Auto, Computer oder Fernseher zu verbinden. Ich kann auf dem Raum, den ich zur Verfügung habe, einfach mehr unterbringen.“ Das hat mittlerweile dazu geführt, dass Hersteller in den USA ihr Geschäftsmodell bereits umgestellt haben und Hörgeräte als Abonnement anbieten. Gegen eine regelmäßige Gebühr erhält der Kunde stets das neueste Modell mit zusätzlichen Funktionen, ähnlich wie es bei Mobilfunkern mit Smartphones bei Vertragsverlängerungen der Fall ist.

Dieser Artikel entstand im Rahmen einer Kooperation zwischen AT&S und der futurezone.