Ziel der Entwicklung
Es gibt Vermutungen darüber, dass eine Stimulation der Kopfhaut mit Ultraschall medizinische Wirkungen erzielen kann. Um dies wissenschaftlich valide zu untersuchen, ist eine spezifische Gerätetechnik notwendig. Diese muss in der Lage sein, nachweisbar und verlässlich Ultraschall in die Kopfhaut einzukoppeln. Parameter zur Frequenz- und Leistungseinstellung sollen vorgegeben werden können. Außerdem soll eine Verblindungsmöglichkeit geschaffen werden. Das heißt, einzelne Ultraschall-Sender sollen ohne Wissen des Probanden deaktiviert werden können. Für dieses komplexe Anforderungsprofil gab es bisher kein Gerät auf dem Markt. Die aufeinander abgestimmten Komponenten der entwickelten Lösung konnten diese Lücke schließen.
Vorteile und Lösungen
Im Projekt wurde ein Prototyp für die Kopfhautstimulation entwickelt. Ultraschallwandler wurden entwickelt, welche mehrere nutzbare Resonanzfrequenzen zwischen 100 kHz und 1 MHz aufweisen. Mit einer geeigneten Haube werden acht Ultraschallwandler hinreichend stark auf der Kopfhaut fixiert. Die Einkopplung des Ultraschalls wird durch eine feste Ankoppelschicht gewährleistet. An Modellsystemen wurde durch Schalldruckmessungen nachgewiesen, dass dieses Prinzip besser funktioniert als der alternativ untersuchte Ansatz mit Borsten. Außerdem wurden an Prototypen mit verschiedenen Messmethoden abschätzungsweise Aussagen zur akustischen Leistung gewonnen. Es konnte nachgewiesen werden, dass für die meisten nutzbaren Frequenzen die nutzbare Leistung medizinisch unbedenklich ist, sowohl im Hinblick auf die Kavitationswirkung als auch auf die thermische Wirkung.
Das Ansteuergerät ist in großem Umfang parametrisierbar, um verschiedenen Fragestellungen in medizinischen Studien gerecht werden zu können. Neben der Anregungsspannung können so Anregungsfrequenz und das Tastverhältnis des Anregungssignals eingestellt werden. Das Gerät ist so konzipiert, dass diese Einstellungen am Gerät vorgenommen werden können. Ein Display zeigt dann die eingestellten Werte an. Neben diesem händischen Modus gibt es auch den Studienmodus. In diesem wird das Ansteuergerät mit dem PC konfiguriert und der Nutzer des Gerätes kann die Parameter nicht mehr ändern. In diesem Modus können Sequenzen verschiedener Anregungsfrequenzen vorgegeben werden. Außerdem ist es möglich, einzelne Wandler auszuschalten. Damit sind medizinische Blindversuche möglich, bei denen der Proband punktuell nicht mit Ultraschall behandelt wird.
Mit dem entwickelten Gerät samt Haube steht somit ein flexibles System zur Untersuchung der Wirkung von Ultraschall auf die menschliche Kopfhaut bereit.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Entwicklung zielt zunächst auf Mediziner, welche die spezifische Wirkung von Ultraschall auf die Kopfhaut nachweisen wollen. Dazu gibt es bereits Ansätze und konkrete Nachfragen, denen dank der entwickelten Lösung entsprochen werden kann. Mit einem Partnerunternehmen wurden zu Projektende die Vorbereitungen für erste Versuche getroffen. Flankiert wird dies von Laboruntersuchungen (in vitro). Die weitere Vermarktung hängt davon ab, welche Wirkungen wissenschaftlich nachweisbar sind.
Sobald positive spezifische Wirkungen belegt werden können, wird das entwickelte System zur Eingrenzung der wirksamen Parameter genutzt werden. Dadurch kann die Spezifikation für ein Anwendungsgerät erfolgen, welches sich aus Modifikationen des entwickelten Prototypen preisgünstig herstellen ließe. Es sind somit alle Voraussetzungen geschaffen, um bei nachgewiesener medizinischer Wirkung einen breiten Anwendermarkt zu erschließen.