38. Schmerzfreie Nadeln

Der Markt

Die Spritze mit Nadel ist das meistverkaufte medizinische Gerät auf der Welt. Etwa 12 Milliarden Stück werden jährlich verbraucht, was einem Marktwert von ungefähr 2,5 Milliarden US-Dollar entspricht. Schätzungsweise 70 Prozent aller Spritzen werden in der Gabe von Insulin verwendet. Daher ist zu erwarten, dass der Markt weiterhin stetig wächst, da die Zahl der Diabetespatienten erwartungsgemäß von 285 Millionen im Jahr 2010 auf 438 Millionen bis 2030 steigen wird. Die meisten Diabetiker leben in Indien (50,8 Millionen), gefolgt von China mit 43,2 Millionen. Zusätzlich zur dramatischen Verbreitung von Diabetes wird der Markt noch wachsen, da zur Vermeidung des Ansteckungsrisikos immer mehr Einwegspritzen verwendet werden. Gegenwärtig stellen die USA den größten Markt mit 6 Millionen Einheiten jährlich dar. Doch wenn erst alle chinesischen und indischen Patienten untersucht und behandelt werden, werden diese beiden Märkte allein schon 38 Milliarden Nadeln pro Jahr benötigen.

Die Verbreitung von Einwegmaterial bei medizinischen Geräten bringt jedes Jahr schätzungsweise 3,2 Millionen Tonnen medizinische Abfälle. Zwar stellen hier die Spritzen und Nadeln die höchste Stückzahl, doch vielleicht noch das geringste Gewicht dar. Die gebrauchten Nadeln sind ein großes Gesundheitsrisiko und verursachen jährlich eine Million Verletzungen – mit steigender Tendenz. Dies führte zur Entwicklung von Sicherheitssystemen, bei denen die Nadeln nach Gebrauch eingezogen werden. Die Kosten für Einwegnadeln sind bis auf 10 Cent pro Einheit bei Standardnadeln oder 25 Cent für hochfeine Nadeln gefallen; die teuersten kosten gerade einmal 40 Cent. So konnten hohe Volumen und globale Standardisierung die Konzentration auf wenige führende Produzenten ermöglichen. Becton-Dickinson (USA), Terumo (Japan) und B. Braun Melsungen (Deutschland) sind die Marktführer mit einer Produktionskapazität von über 2 Milliarden Einheiten pro Jahr. Diese Firmen haben das Prinzip des Kerngeschäfts perfektioniert und das Versorgungskettenmanagement führt zu immer niedrigeren Preisen pro Einheit.

Die Innovation

Die Einführung von Sicherheitsspritzen war ein großer Durchbruch vor einem Jahrzehnt. Die höheren Kosten, die durch die Sicherung entstanden, wurden weltweit von den Versicherern aufgefangen. Die größte Herausforderung für den Ärzteberuf allgemein und die Hersteller von medizinischem Gerät im Besonderen ist jedoch das Phänomen, das unter dem Namen „Nadelphobie“ bekannt ist. Dieses Leiden betrifft über 10 Prozent der Weltbevölkerung. Die Angst vor der Nadel ist so groß, dass die Patienten den Arztbesuch vermeiden. Über den Daumen gerechnet sterben mehr Menschen daran, dass sie aufgrund ihrer Nadelphobie nicht zum Arzt gehen, als durch Nadelverletzungen. Eine der letzten Neuerungen zur Überwindung der Phobie ist die vibrierende Nadel, bei der durch feine Drehbewegungen oder die Zugabe von speziellen Überzügen über die Spitze der Schmerz reduziert wird.

Masayuki Okano, Präsident der Okano Kogyo Corporation, eines kleinen metallverarbeitenden Betriebs in Japan, hat sich schon immer gefragt, warum eine Mücke ihren Saugstachel schmerzfrei durch unsere Haut bohrt und selbst beim Blutsaugen kaum einen Reiz verursacht. Er und seine Freunde bei der Terumo Corporation (Japan) fanden heraus, dass der Stachel nicht zylindrisch wie Nadeln sondern eher konisch geformt ist. Obwohl Wissenschaftler und Ingenieure zu bedenken gaben, dass die konische Form mit Sicherheit die Injektionszeit verlängern und außerdem die Effizienz der Produktion mindern würde, hat Okano-san ihnen bewiesen, dass beide Argumente falsch waren. Die Verjüngung der Injektionsnadel innen und außen zwingt die flüssige Medizin zu einer wirbelförmigen Bewegung und ermöglicht so eine ebenso schnelle Injektion wie jede andere Nadel. Außerdem verursacht diese Nadel zur Überraschung aller (aber nicht Okano-san) keine Schmerzen. Die Innovation basiert auf der Geometrie und ersetzt den Einsatz lokaler Betäubungsmittel, bevor die Nadel eingeführt wird. Der Ersatz von Chemie (oder Metallurgie im Fall von Überzügen) durch Physik ist eins der Kernprinzipien der Blue Economy.

Mit einem Durchmesser von nur 0,2 mm ist diese Nadel die dünnste auf dem Markt. Ein Physikprofessor und Materialforscher behauptete, dass eine so dünne Metallschicht zusammen mit einer 20 Prozent kürzeren Spitze zur Herstellung der gewünschten konischen Form nie als Massenprodukt hergestellt werden könnte. Okano-san erfand jedoch einen neuen Produktionsansatz, bei dem das Blech vor dem Rollen winzige Prägungen erhält, so dass leicht eine Massenproduktion in Betrieb genommen werden kann. Daraufhin entwickelten die Ingenieure von Terumo Geräte für die Verjüngung, um den Herstellungsprozess zu perfektionieren und die Nadeln mit einem Preis von etwa 25 Cent pro Einheit auf den Markt zu bringen. Zwar kostet diese Spritze mehr als das gewöhnliche Injektionssystem für Insulin, doch die Schmerzvermeidung ist eine enorme Erleichterung für die Diabetespatienten und jeden, der sich regelmäßig (oder auch nur einmal) Injektionen unterziehen muss.

Erster Umsatz

Terumo ging 2005 in Betrieb und durchdrang schnell den Markt mit seiner Nanopass 33-Nadel. Die Firma setzte einen Meilenstein. Gegenwärtig ist Nanopass 33 wahrscheinlich das meistverkaufte Produkt (in Bezug auf die Stückzahl), das direkt durch die Geometrie in Anlehnung an die Natur inspiriert ist. Wer von uns sich noch fragt, wozu eine Mücke denn gut ist, muss zugeben, dass die Schmerzvermeidung, die Angstpatienten auf der ganzen Welt den Zugang zu präventiver Medizin ermöglicht, ein wunderbares Geschenk der Mücke ist. Und, wie Terumo bestätigen kann, ist dies auch gut für die Wirtschaft.

Die Chance

Die Massenherstellung hat nicht nur weltweit Produkte standardisiert, sondern auch vereinfachte Herstellungsmethoden aufgezwungen. Da die Herstellung von Dingen in gerader Form mit 90-Grad-Winkeln angeblich billiger und schneller ist und damit höhere Stückzahlen bei höherer Geschwindigkeit ermöglicht, sind Produktionsingenieure selten begeistert von Innovationen, die den Winkel oder die Gerade hin zu komplexen Formen verändern. Der Wechsel von zylindrischen hin zu konischen Formen eröffnet eine völlig neue Welt mit riesigem Potential für Innovationen auf einer Vielzahl von Sektoren.

Okano-san’s Durchbruch, der ihm den Beinamen „Zauberer“ brachte – läutet die Zeit der schnellen Entwicklung von Prototypen auf Grundlage der nichtlinearen Mathematik ein. Hier verbindet sich kreatives Design und Herstellung und fruchtet in vielen Möglichkeiten für Innovationen auf Grundlage der Geometrie, Mathematik und Physik. Terumo’s Erfolg bei der Schmerzvermeidung ist sicher die erste, aber nicht die letzte weitverbreitete Umsetzung dieser Art von Innovationen. Wenn dies mit diversen neuartigen Prozessen aus vorangegangenen Beispielen kombiniert wird, können wir uns leicht vorstellen, was das für eine Bedeutung für die Menschheit hat.

Bilder: StockXCHNG