Gekwalificeerde micro-scanners voor klantgerichte toepassingen in de geneeskunde

Laser-Scanning-Mikroskop zur Tumorabgrenzung. © Fraunhofer IPMS / Laser-scanning-microscoop voor tumorafbakening. © Fraunhofer IPMS

Klantenbewerkingskit voor quasi-statische MEMS-scanners. © Fraunhofer IPMS / Klantenbewerkingskit voor quasi-statische MEMS-scanners. © Fraunhofer IPMS

Quasi-statische scanner in een module voor head-mounted displays. © Fraunhofer IPMS

Het potentieel van micro-scanners in de medische technologie is enorm. Ze overtuigen door hun kleine volume en gewicht, evenals de hoge energie-efficiëntie, waardoor mobiel gebruik mogelijk is. Om aan de klant-specifieke eisen te voldoen, zijn bij het Fraunhofer IPMS al meer dan 200 verschillende ontwerpen van micro-scanners ontwikkeld. Het aanbod strekt zich uit over de gehele waardeketen, van conceptie via prototypontwikkeling tot pilotproductie in de eigen cleanroom op 8" wafers. Daarbij breidt het Fraunhofer IPMS continu het toepassingsgebied van de scanner spiegeltechnologie uit met innovatieve en gepatenteerde ontwerpoplossingen en technologiemodulen, evenals de integratie van kunstmatige intelligentie (AI).

Micro-scanners zijn uiterst kleine optische componenten die in staat zijn om kleine spiegels rond één of meerdere assen te kantelen, om zo een zeer snelle en precieze scanning of projectie mogelijk te maken. Door hun contactloze werking, evenals de kleine afmetingen, het lage gewicht en de hoge energie-efficiëntie, openen ze nieuwe mogelijkheden in de medische technologie. De veelzijdige toepassingsmogelijkheden van micro-scanners in de geneeskunde omvatten onder andere beeldopname voor medische endoscopen, confocale microscopie, fluorescentiemicroscopie, spectroscopie en oogheelkunde.

De micro-scanners van het Fraunhofer IPMS kenmerken zich door grote scanhoeken en hoge scanfrequenties en tonen een uitstekende lange termijn stabiliteit. De ondersteuning van klanten bij de ontwikkeling van specifieke moduleopbouwen en elektronische oplossingen voor gecontroleerde, hoogprecisie aansturing maken het dienstenpakket van het instituut compleet. Vooral voor kleinere en middelgrote ondernemingen bieden de verschillende evaluatiekits van het Fraunhofer-instituut de mogelijkheid om de micro-scanner technologie in hun productontwikkeling te integreren, zonder dat een uitgebreide en kostbare eigen ontwikkeling van een besturings-elektronica nodig is om aan de specificaties te voldoen.

Micro-scanners van het Fraunhofer IPMS in de medische technologie

De eerdere klant-specifieke ontwikkelingen van micro-scanners van het Fraunhofer IPMS zijn in de afgelopen jaren voor meerdere partners in de praktijk gekwalificeerd, zodat ze in klantproducten kunnen worden ingezet. Deze componenten hebben zich in de praktijk bewezen.

Zo heeft het Fraunhofer IPMS enkele jaren geleden dubbel-resonerende MEMS-scanners ontwikkeld, die het hart vormen van een compacte röntgenfilm-scanner voor gedigitaliseerde tandheelkunde. Deze micro-scanners worden in de eigen cleanroom in het kader van pilotproductie met tot enkele duizenden stuks per jaar geproduceerd voor het klantproduct. De montage op een speciaal ontwikkelde componentenhouder met geïntegreerde elektronica en de daaropvolgende test worden eveneens bij het Fraunhofer IPMS uitgevoerd. De kwaliteit volgens industriestandaard wordt gegarandeerd door de certificering van het instituut volgens ISO 9001.

Andere toepassingen van de medische technologie van het Fraunhofer IPMS zijn de door het bedrijf Norlase ontwikkelde laserscanners, die in de oogheelkunde zullen worden ingezet voor de behandeling van netvlies- en glaucoom-patiënten. Door het gebruik van de MEMS-scanners van het Fraunhofer IPMS is een eerder onbereikbare miniaturisering van het systeem en een hogere resolutie mogelijk.

Voor de startup Envision Diagnostics ontwikkelt het instituut micro-scanners voor een gestandaardiseerde, snelle en betrouwbare oogtest, die alle kwalitatieve parameters vastlegt, evalueert en weergeeft. Dit levert artsen uitgebreidere en betrouwbaardere patiëntgegevens op, zodat veilige beslissingen kunnen worden genomen.

Micro-scanners van het Fraunhofer IPMS in de microscopie

Veel toepassingen vinden micro-scannerspiegel ook in de medische microscopie. Dankzij optische coherente tomografie kunnen de oppervlaktelagen en dieptestructuur van objecten worden geanalyseerd met een resolutie in het micrometerbereik. De micro-scannerspiegel van het Fraunhofer IPMS maakt een nieuwe manier van het vastleggen van omgevingsparameters mogelijk en vormt het hart van een nieuwe laser-scanning-microscoop voor tumorafbakening. Hiermee kunnen kankeroperaties sneller, preciezer en veiliger worden gemaakt. Nog in de operatiezaal kan de arts of artsenarts het weefsel onderzoeken waaruit de tumor net is verwijderd. Een vooraf aangebrachte fluorescentiemarker maakt alle kankercellen zichtbaar die na de snede mogelijk nog achterblijven. Deze kunnen dan volledig en precies worden verwijderd. Het omliggende weefsel wordt gespaard, omdat men in het microscoop-display precies ziet waar het gezonde weefsel begint. En niemand hoeft meer op een laboratoriumuitslag te wachten.

Ook de door de Duitse president met de Deutscher Zukunftspreis 2022 bekroonde ZEISS Lattice Lightsheet 7 van het bedrijf Zeiss maakt gebruik van de micro-scanner technologie van het Fraunhofer IPMS. Het microscoopsysteem voor de zachte 3D-beeldvorming van levende cellen gebruikt onder andere het door het instituut ontwikkelde scannermodule Light Deflection Cube (LDC). Deze is gekwalificeerd en wordt eveneens in het kader van pilotproductie jaarlijks aan de klant Zeiss ter beschikking gesteld.

Op de Messe Laser World of Photonics van 27 tot 30 juni is het Fraunhofer IPMS vertegenwoordigd op de gezamenlijke stand van het Fraunhofer Verbund. Bezoekers kunnen op de stand van het instituut een exclusief kijkje krijgen in de ontwikkelingen van het instituut en in gesprek gaan met de onderzoekers van het Fraunhofer IPMS. Een vooraf gemaakte afspraak is mogelijk via de website van het instituut onder https://www.ipms.fraunhofer.de/en/events/2023/Laser.html.