Untersuchungen zu einem neuen mikrotaktilen Sensorkonzept basierend auf piezoelektrisch gekoppelten künstlichen Mikrohaaren für die autonome Navigation in der Medizintechnik

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Christoph Brücker; Professor Dr.-Ing. Arnold Gillner; Professor Dr. Thomas Schmitz-Rode
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2006 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 27133050

Die Verfügbarkeit von integrierten taktilen Sensoren in miniaturisierter Form ist eine wesentliche Forderung für die in der Medizintechnik immer wichtiger werdende autonome Navigation bei der Führung und Platzierung von Instrumenten, Kathetern oder Sonden. Für die sichere und verletzungsfreie Navigation in engen durchströmten Hohlräumen wird ein taktiles Sensorprinzip mit Mikrohaaren vorgeschlagen, dass prinzipiell ein hohes Entwicklungspotential gegenüber anderen berührungslosen Methoden (akustisch, optisch, elektrisch) unter diesen komplexen Umgebungsbedingungen hat. Wesentliche Nachteile der bisherigen taktilen Konzepte bestehen darin, dass entweder nur einzelne Positionsabstände hochgenau bestimmt werden können oder keine genügende Miniaturisierung für die Anwendung in durchströmten Gefäßen möglich ist.In diesem Vorhaben wird erstmals eine durch Laserbearbeitung oberflächenstrukturierte Piezofolie mit einem dichten Raster von dünnen, biegsamen Mikrohaaren aus biokompatiblen Materialien mit Durchmessern von 30-100 µm und unterschiedlicher Längen eingesetzt, die auf lokale Berührung und Knicken der Mikrohaare reagiert. Über das simultane elektronische Auslesen aller Sensorelemente auf der Piezofolie ist ein flächiger Charakter der Signalerfassung gegeben. Das Ziel ist es, die sensorische Wechselwirkung der Mikrohaare mit der Umgebung unter Einfluss komplexer Strömungsfelder zu verstehen und darauf aufbauend das Konzept für den Einsatz in der interventionellen Kardiologie anzupassen und zu erproben. Die Untersuchungen schließen ab mit der prototypischen Realisierung des Sensorkonzepts in einem miniaturisierten Applikator, mit dem die Einsatzfähigkeit des Prinzips in engen Hohlräumen nachgewiesen werden kann.

• DFG Programme: Research Grants