SEMECO revolutioniert die medizinische Elektronikbranche

Die Projektpartner des BMBF-Zukunftsclusters SEMECO sind überzeugt, dass die Zukunft der Medizintechnik in der Kombination von digitaler Innovation, Sicherheit und verbesserten Zulassungsprozessen liegt. Der Bund fördert die Verbundprojekte in den kommenden neun Jahren mit bis zu 45 Mio. Euro.

Im Mai startet die Projektarbeit im Zukunftscluster SEMECO (Secure Medical Microsystems and Communications) mit Partnern rund um die Technische Universität Dresden. Das Ziel ist ambitioniert: Den Innovationsstau in der Medizintechnikbranche auflösen, Innovationszyklen beschleunigen und herkömmliche Zulassungsprozesse mit Unterstützung von Künstlicher Intelligenz (KI) revolutionieren.

Der Zukunftscluster SEMECO ist Europas erster Cluster für medizinische Elektronik, der sich am medizinischen Bedarf orientiert. Wir wollen das Innovationstempo für smarte medizinische Instrumente und Implantate erhöhen. KI-gestützte Regulatorik, modulare Systemarchitektur und dedizierte Mikrosysteme stehen dabei im Mittelpunkt.

sagte Projektkoordinator Prof. Gerhard Fettweis zum Auftakt.

Gruppenbild auf Treppe vor der Börse Dresden

Akademische Institutionen und Hersteller arbeiten eng zusammen

Die technologische Basis vieler medizinischer Geräte liegt heute weit hinter dem zurück, was wir beispielsweise vom Smartphone gewohnt sind. Der Grund dafür ist die aktuell anstatt modularisierter noch meist monolithische Entwicklung der Geräte. Das bremst die Entwicklungsgeschwindigkeit.  Einerseits werden die Produkte immer komplexer, gleichzeitig wird auch die Zulassung immer aufwendiger. „Unsere Vision ist es, modularisierte und digital vernetzte medizinische Geräte und Implantate schneller zu entwickeln und zur Zulassung zu bringen. Die Herausforderung besteht darin, die Lücke zwischen den neuesten technologischen Möglichkeiten und der praktischen Anwendung in der Medizin zu schließen,“ so Fettweis. „In unseren Querschnitts- und Anwendungsprojekten arbeiten deshalb Hersteller und akademische Institutionen in interdisziplinären Teams eng zusammen. Die Ziele des Verbunds sind: Eine schonendere und bessere Diagnostik und Behandlung, moderneres Arbeiten, bezahlbare innovative Medizin sowie hochintegrierte vernetzte Produkte, die schneller zugelassen werden“, so Projektkoordinator Prof. Jochen Hampe.

Regionale Innovationsförderung in Querschnitts- und Anwendungsprojekten

Am akademisch und industriell führenden Standort für Mikroelektronik, Nachrichtentechnik und erklärbare KI bietet der Zukunftscluster ideale Voraussetzungen für eine innovative und nachhaltige Zusammenarbeit im Umfeld der Technischen Universität Dresden, des Else Kröner Fresenius Zentrums für Digitale Gesundheit, des 5G++Lab Germany sowie des Barkhausen Instituts.  Eine wesentliche Stärke des Zukunftsclusters liegt in der vorrangig, aber nicht ausschließlich, regionalen Bündelung wissenschaftlicher Exzellenz führender Forschungs- und Industriepartner. Zur Unterstützung der regionalen Wissenschafts- und Wirtschaftsregion hat der Freistaat Sachsen in der ersten Phase Fördermittel für weitere Anwendungsprojekte in Aussicht gestellt. Im SEMECO Zukunftscluster arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in acht verschiedenen Projekten zusammen. Die Querschnittsprojekte stehen im Mittelpunkt und lösen grundlegende Architektur-, Organisations- und Technologiefragen. Die Anwendungsprojekte greifen je nach inhaltlichem Bedarf auf die Kerntechnologie zu und setzen das SEMECO-Konzept in die Praxis um.

Die vier Querschnittsprojekte

  • Mit Hilfe starker Technologiepartner wird eine modularisierte, skalierbare, sichere und vertrauenswürdige Plattform für medizinische Mikrosysteme geschaffen.
  • Die Projektpartner entwickeln ein modulares, KI-unterstütztes Framework für die Zertifizierung medizinischer Mikrosysteme.
  • Das Projekt stellt eine zuverlässige und vertrauenswürdige Kommunikationsplattform für Anwendungen im klinischen Umfeld sowie im remote Monitoring bereit.
  • Das Projekt fördert die wirtschaftliche Translation der SEMECO-Konzepte und den gesellschaftlichen Dialog.

Vier Beispiele der Anwendungsprojekte

  • Ein Projekt ermöglicht eine neue Generation von Computertomographen, indem die traditionelle Datenübertragung durch eine dedizierte drahtlose Lösung ersetzt wird.
  • In einem weiteren Projekt wird ein neuartiges Kommunikationsimplantat entwickelt, das weit über die Funktionalität heutiger Hörgeräte hinausgeht.
  • Ein Projekt zielt darauf ab, das klassische Patienten-Monitoring zu ersetzen. Zukünftig sollen Sensoren, die mit Pflastern aufgeklebt werden, verschiedene Gesundheitsdaten einfach und drahtlos über eine moderne Breitbandverbindung übertragen.
  • Das Projektteam entwickelt ein aktives, intelligentes Kapselendoskop, das über adaptive Verankerungsmechanismen, die Fähigkeit zur Gewebe- und Flüssigbiopsie-Entnahme sowie ein breitbandiges chemisches Sensorsystem zur in-vivo-Mikrobiom-Kartierung verfügt.

Hintergrund Clusters4Future

Mit dem Clusters4Future-Wettbewerb fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung exzellente vorrangig regionale Netzwerke. In der zweiten Wettbewerbsrunde wurde SEMECO (Secure Medical Microsystems and Communications) als einer von sieben Gewinnern aus 117 Einreichungen von einer unabhängigen Expertenjury ausgewählt. Die erste von bis zu drei möglichen Umsetzungsphasen startet ab Mai 2023. Für eine Projektlaufzeit von zunächst drei Jahren erhält SEMECO eine Förderung von bis zu 15 Millionen Euro. Die Projektlaufzeit kann auf bis zu neun Jahre verlängert werden mit entsprechend aufgestockter Förderung. Die Projektkoordination von SEMECO übernehmen Prof. Dr.-Ing. Gerhard Fettweis (Sprecher) und Prof. Dr. med.  Jochen Hampe (Vize-Sprecher).

SEMECO revolutionizes the medical electronics industry

The project partners in the BMBF’s SEMECO future cluster are convinced that the future of medical technology lies in the combination of digital innovation, safety and improved approval processes. The German government is funding the joint projects with up to €45 million over the next nine years.

In May, the SEMECO (Secure Medical Microsystems and Communications) future cluster kicks off with partners from TUD Dresden University of Technology. The goal is ambitious: to break the innovation logjam in the medical technology industry, accelerate innovation cycles and revolutionize conventional approval processes with the support of artificial intelligence (AI).

“The SEMECO future cluster is Europe’s first medical electronics cluster focused on medical needs. We want to accelerate the pace of innovation for smart medical devices and implants. AI-supported regulatory technology, modular system architecture and dedicated microsystems are the focus of our work.” Prof. Gerhard Fettweis, Project Coordinator

Close collaboration between academia and industry

The technological basis of many medical devices today is far behind what we are used to from smartphones, for example. This is because device development is still mostly monolithic rather than modular. This slows down the pace of development. While products are becoming more complex, the process of getting approval is also becoming more complex. “Our vision is to develop and approve modularized and digitally connected medical devices and implants more quickly. The challenge is to close the gap between the latest technological possibilities and their practical application in medicine,” says Prof. Fettweis. “In our cross-sectional and application projects, manufacturers and academic institutions work closely together in interdisciplinary teams. The goals of the alliance are gentler and better diagnostics and therapy, more modern work, affordable innovative medicine and highly integrated, networked products that are approved more quickly,” says project coordinator Prof. Jochen Hampe.

Regional promotion of innovation in cross-sectional and application projects

At the leading academic and industrial location for microelectronics, communications technology and explainable AI, the future cluster offers ideal conditions for innovative and sustainable cooperation in the environment of the TUD Dresden University of Technology, the Else Kröner Fresenius Center for Digital Health, the 5G++Lab Germany and the Barkhausen Institute.  A key strength of the future cluster lies in the primarily, but not exclusively, regional bundling of scientific excellence of leading research and industry partners. In order to support the regional science and economy, the Free State of Saxony held out a prospect of funding for more application projects in the first phase. In the SEMECO cluster, scientists are working together in eight different projects. The cross-cutting projects focus on solving fundamental architectural, organizational and technological issues. The application projects access the core technology depending on the content requirements and put the SEMECO concept into practice.

The four cross-sectional projects

  • With the help of strong technology partners, a modular, scalable, secure and trustworthy platform for medical microsystems will be created.
  • The project partners are developing a modular, AI-enabled framework for the certification of medical microsystems.
  • The project provides a reliable and trustworthy communication platform for applications in the clinical environment as well as in remote monitoring.
  • The project promotes the economic translation of SEMECO concepts and social dialogue.

Four examples of the application projects

  • One project is enabling a new generation of CT scanners by replacing traditional data transmission with a dedicated wireless solution.
  • Another project is developing a novel communication implant that goes far beyond the functionality of today’s hearing aids.
  • One project aims to replace traditional patient monitoring. In the future, patch-applied sensors will transmit various health data easily and wirelessly via a modern broadband connection.
  • The project team is developing an active smart capsule endoscope that has adaptive anchoring mechanisms, tissue and liquid biopsy sampling capability and a broadband chemical sensing system for in vivo microbiome mapping.

Background Clusters4Future

With the Clusters4Future competition, the German Federal Ministry of Education and Research promotes excellent, primarily regional networks. In the second round of the competition, SEMECO (Secure Medical Microsystems and Communications) was selected by an independent jury of experts as one of seven winners from 117 submissions. The first of up to three possible implementation phases will start in May 2023. For an initial project duration of three years, SEMECO will receive funding of up to 15 million euros. The project term can be extended to up to nine years with correspondingly increased funding. SEMECO is coordinated by Prof. Dr.-Ing. Gerhard Fettweis (speaker) and Prof. Dr. med. Jochen Hampe (co-speaker).

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