MEMS-Sensorik für Medizintechnik: Miniaturisierte Druck- und Prozesssensoren aus eigener Wafer-Produktion

Auf der Medica rückt Bürkert eine neue MEMS-Technologie in den Mittelpunkt, die speziell für kompakte, hochpräzise Sensoranwendungen entwickelt wurde. Die Sensoren basieren auf einer vollständig eigenen Wafer-Produktion und lassen sich aufgrund ihrer Größe, Materialauswahl und Integrationsfähigkeit flexibel in medizintechnische Geräte und Disposables einbinden. Die Kombination aus Miniaturisierung, Reinraumfertigung und kundenspezifischer Anpassbarkeit eröffnet neue Möglichkeiten für Beatmung, Dialyse, In-vitro-Diagnostik und Labortechnik.

Bürkert MEMS-Technologie für integrierbare Sensorkonzepte

Die vorgestellte MEMS-Technologie bildet das Kernstück eines Sensorportfolios, das auf höchste Flexibilität ausgelegt ist. Die Sensoren sind extrem klein, vollständig halbleiterbasiert und besonders gut integrierbar – ein Vorteil, der sich vor allem in Disposables und platzkritischen medizinischen Systemen zeigt. Ein neu entwickelter Drucksensor verdeutlicht diesen Ansatz: Er kombiniert geringe Abmessungen mit mechanischer Stabilität und kosteneffizienter Herstellung. Die Architektur unterstützt Miniaturisierung konsequent und ermöglicht frühen Zugang zu neuen Technologien, etwa durch Evaluation Kits für Entwickler, Startups oder Hersteller mit eigenem F&E-Schwerpunkt.

Die Technologie adressiert klassische Herausforderungen moderner Medizintechnik: Bauraumverknappung, verstärkte Modularisierung von Geräten, wachsender Bedarf an Einwegkomponenten und die Notwendigkeit, Sensorik in hochkomplexe Prozesskreisläufe einzubetten. Die Miniaturisierung der Sensorelemente erlaubt es, Gestaltungsspielräume zu erweitern und Systeme zu entwickeln, die in früheren Generationen unhandlich oder konstruktiv nicht realisierbar gewesen wären.

Sensorik für Beatmungs-, Dialyse- und Diagnosesysteme

Der Einsatzbereich der MEMS-Sensoren ist breit. In der Beatmungstechnik sind schnelle Druckverläufe und stabile Signalqualität elementar, was die halbleiterbasierte Architektur unterstützt. In Dialyseanwendungen spielt chemische Beständigkeit eine wichtige Rolle, insbesondere bei polymerbasierten Sensorelementen wie PEEK. In der In-vitro-Diagnostik, wo kleine Kammern und wiederholbare Messbedingungen entscheidend sind, ermöglicht die kompakte Bauweise eine zuverlässige Integration in Kartuschen oder Fluidikmodule. Auch in der Labortechnik und Bioprozesstechnik werden die Sensoren eingesetzt: zur Bestimmung von Glukosewerten, pH-Messungen oder Ionenselektivität. Diese Anwendungen verlangen schnelle Reaktionszeiten und hohe Sensitivität, da biologische Prozesse oft dynamisch verlaufen und geringe Schwankungen sofort detektiert werden müssen. Die MEMS-Technologie trägt dazu bei, diese Messbedingungen präzise abzubilden und in automatisierte Analysesysteme einzubetten.

Wafer-Produktion für flexible Entwicklung und kundenspezifische Lösungen

Ein wesentlicher Punkt der Präsentation ist die vollständig eigene Wafer-Produktion im Reinraum. Bürkert fertigt die Sensoren zu 100 Prozent selbst und kontrolliert dadurch alle Prozessschritte vom Rohmaterial bis zum finalen Sensorelement. Diese vertikale Fertigung erlaubt es, spezifische Kundenanforderungen direkt umzusetzen, statt Standardbauteile anzupassen oder Kompromisse einzugehen. Durch diese Produktionsstruktur hat das Unternehmen Einfluss auf Designfragen, Materialkombinationen, Sensorgeometrien und elektrische Parameter. Anwender profitieren von maßgeschneiderten Lösungen, die ihre Prozessanforderungen präzise abbilden und die Time-to-Market verkürzen. Gleichzeitig fallen nur die Funktionen an, die wirklich gebraucht werden – ein Vorteil bei Systemen, in denen unnötige Komplexität sowohl Kosten als auch Validierungsaufwand erhöht.

Mini Pressure Sensor aus PEEK und direkter Membranarchitektur

Ein besonders innovatives Beispiel ist der Mini Pressure Sensor mit lediglich drei Millimetern Durchmesser. Komplett aus PEEK gefertigt, ist er für medizinische Anwendungen zugelassen und chemisch wie thermisch hochbeständig. Der Aufbau unterscheidet sich grundlegend von vielen Wettbewerbsprodukten: Die PEEK-Membran bildet selbst das Messelement und ist direkt mit der Elektronik gekoppelt. Übliche Pufferlösungen – etwa Öl oder Zwischenschichten aus Metall – entfallen. Dieser Verzicht führt zu höherer Sensitivität und schnellerer Reaktionszeit, weil das Signal nicht über mehrere Medien übertragen werden muss. Die direkte Membrantechnologie verhindert zudem Dämpfungen und Hystereseeffekte, die bei klassischen Konstruktionen auftreten können. Für medizintechnische OEMs bedeutet das stabilere Messwerte, weniger Abweichungen und geringeren Kalibrieraufwand.

Flexibilität in der Fertigung und wirtschaftliche Stückzahlen

In der Serienfertigung zeigt sich die Technologie ebenfalls vielseitig. Die Wafer werden in Segmente unterteilt, aus denen einzelne Sensorgehäuse und Membranen entstehen. Diese Struktur ermöglicht hohe Flexibilität bei Größen und Konturen und erlaubt wirtschaftliche Fertigung auch bei kleineren Stückzahlen. Typische Anwendungsfälle liegen zwischen 500 und 1.000 Geräten pro Jahr – eine Größenordnung, die in vielen medizinischen Spezialanwendungen üblich ist. Gleichzeitig ist die Technologie skalierbar für deutlich größere Produktionsvolumina.