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Drei Fachabteilungen sind am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA mit klinischer, medizin- und biotechnischer Forschung befasst. Über ein Geschäftsfeld Medizin- und Biotechnik sind sie mit den anderen der insgesamt 15 Forschungsabteilungen am Institut vernetzt. Eine Scharnierfunktion nimmt die Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie (PAMB) an der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg ein.
Autor: Dr. Urs Schneider, Abteilungsleiter Biomechatronische Systeme, Fraunhofer IPA
Durch die Anbindung der PAMB an eine Klinik- und Patienteneinheit können dort neue Lösungen im Zusammenspiel von klinischer Forschung, Medizin- und Biotechnik wie beispielsweise auf dem Gebiet der Labordiagnostik direkt im OP-Saal praktisch erprobt werden.
Das Fraunhofer IPA zeichnet sich durch hohe Interdisziplinarität und Vernetzungstiefe aus. Im Bereich der Medizintechnik setzen wir den Schwerpunkt auf die Arbeitsgebiete Interventionelle Medizin, Orthopädie und Rehabilitation, Assistenz und Pflege sowie auf die Dental-Technologie. Die Stärken in der Biotechnik liegen auf den Arbeitsgebieten Pharmazeutik, Diagnostik, Biotechnologie sowie Lebensmittel und Chemie. Weitere branchenrelevante Dienstleistungen aus anderen im Geschäftsfeld vernetzten Fachabteilungen sind Simulations- und Bilderkennungsverfahren, Reinheitstechnologien, Fabrik- und Montageplanung sowie Intralogistik, Anlagen- und Gerätebau, Zulassungsverfahren und Regulatorien oder Liquid Handling in automatisierten Prozessen.
Ein Beispiel ist das neue IPA-Demonstrationslabor für innovative Lösungen in Assistenz und Pflege. Erfahrungen aus den Disziplinen Servicerobotik, Signal- und Bildverarbeitung wirken zusammen, um ein mobiles Notfall-Assistenzsystem zu ermöglichen, das durch automatisierte Sturzerkennung und Unterstützung bei der Kommunikation mit externen Betreuern älteren Menschen ein längeres eigenständiges Leben in vertrauter Umgebung erlaubt.
Bei der interdisziplinären Entwicklung neuer technischer Lösungen im Gebiet der orthopädischen Chirurgie und der modernen Rehabilitation greifen Aspekte der Biomechanik, der Bewegungserfassung und -kontrolle sowie Simulations- und Testverfahren eng ineinander, um im intensiven Zusammenwirken mit Anwendern und Industrie neue Konzepte für eine verbesserte Altersmobilität zu entwickeln.
Ein wesentlicher Faktor für den medizinischen Fortschritt ist die Weiterentwicklung interventioneller Verfahren, um effiziente und qualitätsgesicherte Medizin auch morgen noch sicherstellen zu können. Daher arbeiten wir an neuen Lösungen für die computer- und robotergestützte Chirurgie und an der Entwicklung mechatronischer chirurgischer Instrumentensysteme. Bei der Entwicklung neuer orthopädischer Implantat-Systeme bewährt sich die interdisziplinäre Zusammenarbeit über die Fachabteilungsgrenzen hinweg nicht nur mit der Robotik, die bei der Entwicklung robotergestützter Funktionstests für die Hüft-Endoprothetik zum Zuge kommt, sondern auch mit der Biotechnologie. Die Erforschung der Beschichtung von Implantaten mit Zellkulturen ist eines von vielen Beispielen für das effektive Zusammenwirken von Medizin- und Biotechnik.
In der Tissue Fabrik des IPA können automatisiert künstliche Hautmodelle hergestellt werden. Auf Basis der Erfahrungen mit der Tissue Fabrik untersuchen die Forscher nun, ob sich die hier entwickelten Technologien auch auf herausfordernde Zukunftsthemen wie z. B. das Organ Prototyping für die Transplantationsmedizin anwenden lassen – ein weiteres Beispiel für Produktinnovationen von morgen aus dem Hause Fraunhofer IPA.
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