Biomedizinische Mikrosysteme

Ein Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten der Abteilung Biomedizinische Mikrosysteme liegt auf dem Gebiet der aktiven Implantate. Hier waren die letzten Jahre geprägt von Anfragen aus der Industrie, welche die Entwicklung aktiver Implantate, die mit einem extrakorporalen Gerät kommunizieren können, zum Inhalt hatten. Meist war zudem eine drahtlose Energieversorgung des Implantats gefordert. Einerseits sind mittlerweile eine Vielzahl kommerzieller ASICs für die drahtlose Kommunikation erhältlich, was vor allem eine fortschreitende Miniaturisierung der Implantate ermöglicht. Andererseits zeigt sich immer wieder, dass gerade für aktive Implantate spezifische Kommunikationskonzepte nötig sind, um die vom Kunden geforderten Spezifikationen, die regulativen Vorgaben und auch die von der Physik vorgegebenen Randbedingungen erfüllen zu können. Um die Bedürfnisse unserer Kunden umfassend befriedigen zu können, nutzen wir Synergien zwischen den Arbeitsgruppen Aktive Implantate, Mikrosensorik & Mikrofluidik und Biotelemetrie sowie die in der Hauptabteilung Biomedizintechnik vorhandenen Kompetenzen in den Themenfeldern Neuroprothetik und Neuromonitoring. Im Bereich der Energie- und Datenübertragung zu Implantaten konnten wir im vergangenen Jahr einen Meilenstein setzen: Aus einer Kooperation mit der Hauptabteilung Ultraschall des Fraunhofer IBMT ist ein ultraschallbasiertes Energie- und Datenübertragungssystem für aktive Implantate hervorgegangen, welches für bestimmte Anwendungen Vorteile gegenüber elektromagnetischen Übertragungssystemen hat. Ein auf der Fachmesse MEDICA ausgestellter Demonstrator hat beim Fachpublikum großen Anklang gefunden. Das Portfolio im Bereich der aktiven Implantate wird in Zukunft weiter ausgebaut in Hinsicht auf die Biokompatibilitäts- und Biostabilitätstestung von Implantaten und die sichere drahtlose Kommunikation mit Implantaten durch Nutzung kryptographischer Verfahren.

Einen weiteren Schwerpunkt der Abteilung bildet die Entwicklung zellbasierter Biosensoren und Bioassays. Hier verfügt die Abteilung über ein langjähriges Know-how im Bereich der Miniaturisierung, Herstellung und Integration von sensorischen und fluidischen Systemen auf Basis von Silizium, Glas oder Kunststoff. Neben den konventionellen Methoden der Mikrosystemtechnik (Lithographie, Dünnschichttechnik, Ätztechnik) setzen wir zunehmend Rolle-zu-Rolle Prozesse ein, welche sich für eine Massenproduktion bei niedrigen Herstellkosten eignen. Dazu zählt das Rolle-zu-Rolle-Heißprägen mikrofluidischer Strukturen, das Drucken elektrisch leitfähiger Strukturen, wie beispielsweise Strukturen aus Graphen, sowie das Drucken von Proteinstrukturen im Mikrometermaßstab mit einer selbst entwickelten Proteintinte. Für das Drucken stehen sowohl Tiefdruck als auch Flexodruck zur Verfügung. Aktuelle Forschungsprojekte zielen darauf ab, komplette Biosensoren zu drucken.

 

Mikrosensorik & Mikrofluidik

 

Biotelemetrie

 

Aktive Implantate

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