{"id":11342,"date":"2023-10-16T07:53:43","date_gmt":"2023-10-16T05:53:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ims-chips.de\/?p=11342"},"modified":"2023-11-02T14:09:08","modified_gmt":"2023-11-02T13:09:08","slug":"biomedizin-projekte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ims-chips.de\/?p=11342","title":{"rendered":"IMS CHIPS entwickelt neuartige Ans\u00e4tze f\u00fcr die Biomedizintechnik"},"content":{"rendered":"\t\t
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IMS CHIPS Newsletter 1\/2023 <\/h5>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Mikrosysteme f\u00fcr die Biomedizintechnik <\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Innovative Systeml\u00f6sungen – Von der integrierten Schaltung \u00fcber den Sensor bis hin zur Datenverarbeitung<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Projekt: SpektroChip<\/strong>
Viele Analyseverfahren in der Biomedizin und Medizintechnik sind heutzutage auf hochprei-sige und unflexible Spektroskopiel\u00f6sungen angewiesen. Die Miniaturisierung solcher Systeme (Lab-on-a-Chip) w\u00fcrde in der bio-medizinischen Forschung und Medizintechnik eine kosteneffiziente Echtzeit-Sensorik vor Ort erm\u00f6glichen.
Dies motiviert die in SpektroChip angestrebte Entwicklung und Demonstration eines neu-artigen Mikro-Spektrometersystems f\u00fcr den Nahinfrarot (NIR)-Bereich. Ausgangspunkt der Projektidee ist die Zusammenarbeit mit dem Institut f\u00fcr Halb-leitertechnik der Universit\u00e4t Stuttgart (IHT). Dort wurde ein Sensorchip mit einer Germanium-auf-Silizium (Ge-on-Si) Sensor-zeile und einem Beugungsgitter entwickelt (siehe Bild oben). Im Projekt soll nun der im NIR-Bereich sensitive Chip in einen stark miniaturisierten Spektrometersystem-Aufbau<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Abbildung 1: Systemintegration des miniaturisierten NIR-Spektrometers<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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zur quantitativen Analyse einer biomedizinischen Probe wie in Abbildung 1 angedeutet integriert werden. Als analytisches Werkzeug soll die Technologie der NIR-Spektroskopie genutzt werden. Das Vorhaben fokussiert sich besonders auf die Realisierung eines einfachen, kosteng\u00fcnstigen Systems, welches sich von den aktuell auf dem Markt stehenden hochpreisigen unflexiblen L\u00f6sungen abhebt und ein direktes automatisiertes Analysieren einer Probe erlaubt. Dabei sollen besonders aktuelle Sensoranwendungen, wie der \u201eVor-Ort\u201c Detektion, Lab-on-a-Chip Systeme und inline Prozessmonitoring adressiert werden. Der optische Sensorchip basiert auf Ge-on-Si Photodioden, welche gegen\u00fcber den auf dem Markt im NIR-Bereich dominieren-den Verbundhalbleiter-Detektoren (z.B aus Indiumgalliumarsenid) deutlich kosteng\u00fcnstiger sind, da sie mit der CMOS-Technologie kompatibel sind und damit ein viel gr\u00f6\u00dferes Miniaturisierungs- und Skalierungspotential mit sich bringen.<\/p>

Allgemein Zukunftsthema \u201eBiomedizintechnik am IMS\u201c<\/strong><\/p>

Die Erfahrung aus verschiedenen Forschungsprojekten hat gezeigt, dass das zukunftstr\u00e4chtige Thema der Biomedizintechnik vom Know-how und den M\u00f6glichkeiten der Mikroelektronik und der Nanostrukturierung enorm profitieren kann. Dabei kann die Mikroelektronik-Forschung verschiedene Anforderungen der Medizin bedienen: der steigende Bedarf an digitalisierten und smarten Systemen f\u00fchrt zu mehr Aufgabenstellungen, die mit Hilfe von Sensoren gel\u00f6st werden k\u00f6nnen. Biologische Aktivit\u00e4ten erzeugen sehr kleine elektrische Signale, die gemessen und ausgewertet werden m\u00fcssen. Gleichzeitig sollen die daf\u00fcr n\u00f6tigen Systeme so klein und so wenig invasiv wie m\u00f6glich sein. Beide Anforderungen lassen sich gut mit hochintegrierten Mikrochips erf\u00fcllen, die auf kleinstem Raum Signale messen, verst\u00e4rken und auswerten k\u00f6nnen. Dabei k\u00f6nnen KI-L\u00f6sungen helfen, die enormen Datenmengen der eingesetzten Sensoren direkt zu bewerten und auf ein n\u00f6tiges Ma\u00df zu reduzieren. Elektronische Mikrosysteme mit intelligenten Sensoren erm\u00f6glichen zudem Diagnosen und Analysen vor Ort. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist ein hohes Ma\u00df an Interdisziplinarit\u00e4t erforderlich: neben der Entwicklung integrierter Schaltungen ist ein tiefgehendes Verst\u00e4ndnis f\u00fcr geeignete Werkstoffe und Sensoren erforderlich, die im biologischmedizinischen Umfeld eingesetzt werden k\u00f6nnen. Neuartige Ans\u00e4tze aus der Kombination von optischen Systemen und Elektronik erlaubt die Silizium-Photonik, die es erm\u00f6glicht, Mikrochips mit erweiterten sensorischen Funktionen bis hin zur Spektroskopie auf Chipebene auszustatten.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Abbildung 2: Mikrosysteme f\u00fcr die Biomedizintechnik \u2013 Von der Komponente bis hin zur anwendungsspezifischen Sensorsysteml\u00f6sung<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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IMS CHIPS forscht und entwickelt L\u00f6sungen und neue Ans\u00e4tze f\u00fcr Anwendungen elek-tronischer Mikrosysteme im Bereich der Biomedizintechnik, so u.a. in den Projekten BWimplant und PanaMEA (Elektronik f\u00fcr Implantate zur Anregung der k\u00f6rpereige-nen Insulinproduktion), TENECOR (Messung von Hirnstr\u00f6men bei Fr\u00fchgeborenen), POSITION2 (ASIC f\u00fcr MRTfeste Herzkatheter zur EKG-Messung und Elektroablation). In der Vergangenheit wurden zudem Sensorchips f\u00fcr Blinde (RetinaImplantat) und f\u00fcr Videoendoskope und eine \u201eVideopille\u201c realisiert. Dabei hat IMS CHIPS den Anspruch, wie in Abbildung 2 angedeutet, ganzheitliche innovative Systeml\u00f6sungen von einzelnen Komponenten \u00fcber ASICs und Sensoren, der Datenverarbeitung und Systemsteuerung durch den Anwender zu entwickeln, mit denen die Forschung und Produktentwicklung in der Biomedizintechnik vorangetrieben werden kann.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Lena Schad<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Tel: +49 711 21855\u00a0 267\u00a0 \u00a0\u00a0<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\nund photonischer Mikrosysteme im Bereich der Biomedizintechnik. Im Rahmen
\ndes durch die Vector Stiftung gef\u00f6rderten Projekts SpektroChip wird ein neuartiges Mikro-
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