Automatisierungslösungen in der Pharma- und Medizintechnik

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Auch in weiteren Applikationen der Medizintechnik sind Stäubli-Roboter im Einsatz: bei der Zusammenstellung von toxischen Präparaten für Chemotherapien, bei der ein Sechsachser die einzelnen Bestandteile an Zytostatika hochgenau dosiert und flexibel abfüllt, oder bei der Herstellung medizintechnischer Produkte aus Kunststoff mit Spritzgießmaschinen. Das Teilespektrum ist dabei breit gefächert und reicht von Medikamentenzuführsystemen über Zentrifugen, Blutfilter, Inhalatoren, Diabetes-Care-Produkte bis hin zu Implantaten.

Mit dem Roboter Patienten präzise bewegen

Die Roboterschmiede Kuka fokussiert längst nicht mehr nur auf Industrieapplikationen, sondern man zeigt auf der Automatica 2010 auch Robotertechnologie für modernste Strahlentherapieverfahren. Gemeinsam mit Siemens Health Care ist es gelungen, ein hochpräzises Patienten-Positionierungssystem zu entwickeln, das im Heidelberger-Ionenstrahl-Therapiezentrum HIT zum Einsatz kommt. Dank seiner sechs Freiheitsgrade kann der Kuka Roboter, der die Basis des Systems bildet, Patienten flexibel und präzise bewegen, was mit konventionellen Patiententischen nicht gelingt.

Bei der Patientenpositionierung bestand die Herausforderung vor allem darin, die notwendige Präzision und ein Höchstmaß an Sicherheit zu garantieren: „Dafür mussten wir eine ganze Reihe von Komponenten des Roboters anpassen. „Eine tonnenschwere Maschine bringt einen Patienten mit einer Genauigkeit im Submillimeter-Bereich in Stellung und kann bei Bedarf in Zehntel-Millimeter-Schritten die Position korrigieren.“ erklärt Ralph Berke, Leiter des Bereichs Medizinrobotik bei Kuka Roboter.

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Aber auch in anderen Bereichen der Medizintechnik kommen Kuka Roboter zum Einsatz. So übernehmen zwei Sechsachser das vollautomatische Schleifen und Polieren von Implantaten. Dabei arbeiten die zwei Roboter beim Handling der Hüftprothesenschäfte quasi Hand in Hand.

Antriebstechnik des Herzunterstützungssystems basiert auf Leichtbaurobotern

Zwei Technologieprojekte aus dem Bereich Medizintechnik könnten sich zum Publikumsmagneten auf der Messe entwickeln. Das Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. zeigt das „DLR Herz“, das Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz eine echte Alternative zur Herztransplantation bietet. Patienten sollen bei bestmöglicher Lebensqualität und Mobilität so rasch wie möglich in ihr gewohntes Umfeld zurückkehren. Mit der Entwicklung eines voll implantierbaren Herzunterstützungssystems DLR-VAD können die bisherigen Einschränkungen überwunden und eine langfristige Therapie durchgeführt werden. Die neuartige Antriebstechnik DLR-VAD basiert auf der langjährigen Entwicklung von Leichtbaurobotern.

Ein zweites Projekt ist „MiroSurge“, ein Robotiksystem für die minimal invasive Chirurgie. Hier spielt die Bildverarbeitung eine Schlüsselrolle. Der Arzt steuert über spezielle Eingabegeräte drei Roboterarme, wovon zwei mit Instrumenten wie Zangen, Scheren und ein weiterer Roboterarm mit einer Stereo-Endoskopkamera bestückt sind.

Leichte Roboterarme sollen feinfühlig operieren

„In den kommenden drei bis vier Jahren soll die Entwicklung der Miro-Arme mit all den Optimierungs-, Reglereinstellungs- und Sicherheitsaspekten und medizinischen Zulassungen abgeschlossen sein und durch Integration in ein OP-Gesamtsystem marktreif gemacht werden“, so Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hirzinger, Direktor des Instituts für Robotik und Mechatronik am DLR.

Bei den Roboterarmen handelt es sich um die vom DLR entwickelten Miro Leichtbauroboter mit nur je zehn Kilogramm Gewicht. Die ebenfalls vom DLR entwickelten minimal invasiven Instrumente erlauben durch integrierte Sensorik feinfühliges Operieren im Körper des Patienten. Der Chirurg sitzt dabei bequem an einer Eingabekonsole, die ihm sowohl die Kräfte und Momente an den Instrumentenspitzen als Force-Feedback darstellt, wie auch das Videobild aus dem Patienteninneren in 3D.

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