Digitale Spritze

Innerhalb des Projektes Tangibles haben wir uns mit der Entwicklung von Konzepten und Entwürfen für medizinische Geräte beschäftigt. Thematisch lag der Fokus im Bereich der medizinischen Eigenversorgung und -Verantwortung. Wir haben uns in Zusammenarbeit mit der Potsdamer Firma Christoph Miethke GmbH & CO.KG mit Medikamentenpumpen beschäftigt.

Was ist eine Medikamentenpumpe?

Eine implantierte Medikamentenpumpe ist das letzte Mittel in der Schmerzbekämpfung, denn jeder chirurgische Eingriff birgt ein hohes Risiko. Deshalb ist es wichtig, dass die Vorteile dieses Systems auf der Hand liegen. Durch ein solches Implantat ist es möglich die Medikamentendosis um ein hundertfaches zu senken. Dies bedeutet einen enormen Gewinn an Lebensqualität. Dank der geringen Dosierung und der kontinuierlichen Ausschüttung von dem Medikament, werden die Nebenwirkungen, die bei herkömmlichen Therapien auftreten, drastisch gesenkt. Damit die Behandlung auch von Erfolg gekrönt ist, muss der Patient mit der Schmerzmittelpumpe in engem Kontakt stehen können und diese auf seine Bedürfnisse einstellen.

Erste Ansätze

PDF

Die Kontrolle über eine solche Medikamentenpumpe erfolgt immer über ein externes elektronisches Steuergerät, welches die Dosierung eines Medikamentes, den Zeitpunkt der Ausschüttung und Protokollfunktionen übernimmt. Dieses Steuergerät diente uns als Grundlage für unseren Entwurf. Wir haben mehrere Szenarien erstellt und eng mit Miethke mögliche Nutzungskonzepte erarbeitet.

Oberste Priorität hat für uns eine einfache Handhabung und eine hohe Sicherheit. Wir haben daher stark über das Interface des Gerätes nachgedacht und eine Displaylose Steuerung und Interaktion erdacht.

vereinfachtes Ministeuergerät

Ähnlich einer Uhr trägt der Patient dieses kleine device an seinem Handgelenk. In den beigefügten PDF's sieht man, dass wir uns noch andere Verortungsmöglichkeiten überlegt haben, aber die praktischste ist am Handgelenk. Das Steuergerät kommuniziert mit der Medikamentenpumpe per Funk. Wir haben Bauraum für einen sogenannten NFC-Sender gelassen. Dieser hat den Vorteil, dass er nur in einem sehr begrenzten Radius ohne hohe Störungen und Stromverbrauch funktioniert. Dies gibt dem Patienten die Sicherheit, dass er nur in seinem direkten Umfeld mit dem Implantat kommunizieren kann.

Funktionsweise

Den Funktionsumfang haben wir in der Kommunikation auf das Minimum reduziert. In Rücksprache mit Patienten und Ärzten haben wir eine simple Steuerung entwickelt, die die komplizierten Menüstrukturen der am Markt bestehenden Geräte ersetzt. Durch eine mehr Finger-Interaktion wird eine unbewusste Bedienung verhindert. Der Multifunktionsknopf in der Mitte ist beleuchtet und zeigt die jeweilige gewählte Intensität der Schmerzmitteldosis an. Der Knopf bietet auch ein haptisches Feedback, da er je nach gewählter Menge aus dem Gerät leicht herausragt. Das Device sammelt zudem verschlüsselt, protokollarische Daten, die der Patient bei der nächsten Visite mit dem Arzt abgleicht um die Behandlung zu optimieren.

DIE SPRITZE

Alle unseren vorangegangenen Gedanken haben uns zu einer neuen Erkenntnis geführt. Einem Schmerzpatienten sind Spritzen besten vertraut. Wir haben die Interaktion zwischen Mensch und Spritze analysiert und dabei festgestellt, dass man diese gelernte Interaktion auf das Steuergerät übertragen kann. Die heutige Technologie lässt eine Integration in ein solch kleines Device zu.

Der Vorteil bei diesem Konzept liegt auf der Hand. Der Patient kann, wenn ein neuer Schmerzschub bevorsteht, die Dosis des Medikamentes durch ziehen einstellen. Eine fünfstufige Einteilung ist laut Recherche ideal. Damit der Patient sich nicht übermäßig viel und häufig Spritzt, ist die Dosis pro Tag reglementiert. Der Patient muss sich im klaren über seinen Vorrat an Schmerzmittel sein und wissen, dass er es überlegt einzusetzen hat. Grund dafür ist der einen begrenzten Vorrat innerhalb der Medikamentenpumpe. Wir haben daher auch eine Preview Funktion integriert. Wenn der Patient die Stärke gewählt hat, muss er die Dosis fixieren, indem er das obere Ende der Spritze dreht. Ein Abbruch ist jederzeit möglich. Erst wenn der Patient wirklich sicher ist, setzt er das unter Teil seines Steuergerätes an seinen Körper und drückt die Spritze zusammen. Die Bestätigung über den abgeschlossenen Vorgang bekommt der User über einen Farbwechsel angezeigt und beim Preview erfährt er wann eine zweite Injektion möglich ist.

Bitte auf das Bild klicken Animation startet sofort!

Funktionsweise

Bei der Erarbeitung dieses Konzeptes haben wir bemerkt, wie hilfreich eine Animation zum besseren Verständnis sein kann. Damit man noch besser nachvollziehen kann, wie wir uns die Interaktion vorstellen, haben wir neben echten Proportionsmodellen auch einen Funktionsprototypen gebaut, der weiter unten dokumentiert ist.

MODELLBAU

Um die Proportionen zu überprüfen und neue Möglichkeiten auszuprobieren haben wir unsere beiden Modelle mit dem FH 3D-Drucker gefertigt. Leider reichte die Zeit nicht mehr für ein komplettes Finish. Wir konnten uns trotzdem die Grundlagen und das Wissen aneignen um zukünftige Projekte schnell und effektiv zu realisieren.

Die drei Objekte (von Links Funktionsprototyp, Spritze, Uhr)

Funktionsprototypenbau

Mit Hilfe von Arduino und zwei Poti's realisiert

Der Code

Für alle die wissen wollen, wie man mit Hilfe von zwei Potentiometern eine kleine Animation steuern kann, schaut in die Textdatei in der der Processing Code steht.

Mit freundlicher Unterstützung von Tobias Friese

Der Kooperationspartner

Die Zusammenarbeit mit der Firma Miethke war für uns eine sehr lehrreiche Erfahrung. Bei einem Seminar in der IHK Potsdam hatte sich die Firma vorgestellt und wir haben die Zusammenarbeit gesucht. Wer nicht wagt, der nicht gewinnt. Der Entwicklungsingeneur Oliver Ewert stand uns mit Rat zur Seite. Er verkürzte den aufwendigen Rechercheteil durch sein Fachwissen. Bei den Meetings haben wir schnell festgestellt, dass wir nach ähnlichen Methoden vorgehen. Zum Beispiel benutzen die Entwicklungsingeneure für ihren schnellen Prototypenbau die Plattform ARDUINO, die wir an der FH ebenfalls nutzen. Wir konnten eine Menge voneinander lernen.