Elektronikentwicklung

Die Arbeitsgruppe Elektronikentwicklung des Fraunhofer IBMT ist spezialisiert auf die flexible, kundenspezifische Entwicklung von mehrkanaligen Ultraschallsystemen für verschiedenste medizinische Anwendungen. MR-kompatible Ultraschallgeräte für den gleichzeitigen Betrieb in einem MRT gehören ebenso zum Portfolio wie bspw. Systeme für die 3D/4D Bildgebung mit Matrix-Array-Wandlern oder Ultraschallsysteme zur Echtzeit-Therapiekontrolle.

Als skalierbare, mehrkanalige Forschungs- und Entwicklungsplattform dient das eigenentwickelte und als Medizinprodukt zugelassene Digital Phased Array System (DiPhAS), welches durch seine modulare Aufbauweise flexibel an die unterschiedlichsten Anforderungen angepasst werden kann. Ein weiterer Vorteil der Ultraschallplattform: Anwender können nicht nur auf klassische Bilddaten zurückgreifen, sondern auch auf die unverarbeiteten Rohsignale jedes Elements eines Ultraschallarrays. Darüber hinaus verfügt der Anwender über einen offenen Zugriff auf eine Vielzahl von Steuerparametern des Systems.

Neben stationären medizinischen Forschungssystemen liegt ein weiterer Schwerpunkt auf der Entwicklung mehrkanaliger, mobiler Ultraschallsysteme mit Fokus auf Kostenersparnis und Energieeffizienz. Hierbei findet die Signalverarbeitung auf einem mobilen Endgerät, wie Smartphone oder Tablet, statt. Die Datenübertragung und Steuerung des Ultraschallsystems wird über eine WLAN-Schnittstelle realisiert.

Die Erfahrung der Mitarbeiter im Design analoger und digitaler Ultraschall-Hardware umfasst das gesamte Spektrum der Entwicklung von der Konzepterstellung über Prototypen bis hin zu marktreifen Systemen. Die Erfahrung der Mitarbeiter im Design analoger und digitaler Ultraschall-Hardware umfasst das gesamte Spektrum der Entwicklung von der Konzepterstellung über Prototypen bis hin zu marktreifen Systemen. Die Kernkompetenzen der Arbeitsgruppe umfassen:

  • Machbarkeitsstudien, elektrische Simulationen
  • Erarbeitung von kunden- und applikationsspezifischen Grundkonzepten
  • Entwurf analoger und digitaler Schaltungen und Erstellung mehrlagiger Leiterplattenlayouts
  • Leiterplattenbestückungen und Aufbau von Prototypen
  • Hardware-nahe Programmierung basierend auf FPGAs und µControllern
  • Charakterisierung und technische Dokumentation des Systems

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Softwareentwicklung/Systemintegration werden komplette Anwendungen umgesetzt und zu kundenspezifischen Produkten ausentwickelt.    

 

Biomedizinischer Ultraschall

Ultraschall-
Forschungssystem

Im Bereich des biomedizinischen Ultraschalls werden zur Lösung komplexer Fragestellungen häufig innovative Ultraschallsysteme benötigt, die zum einen speziell auf die Applikation des Kunden angepasst sind und zum anderen einen möglichst hohen Freiheitsgrad an Einstellungsmöglichkeiten und Zugriffsrechten bieten.

Biomedizinischer Ultraschall

Multiplexer
Entwicklung

Durch den Einsatz individueller Multiplexer-Lösungen kann das Ultraschall-Forschungssystem „DiPhAS“ schnell und unkompliziert an Wandler mit bis zu 1024 Elementen angepasst werden.

Biomedizinischer Ultraschall

1024-Kanal
Forschungssystem

In vielen Anwendungen, wie bspw. der volumetrischen Bildgebung, werden Wandler eingesetzt, die deutlich mehr Elemente besitzen, als Kanäle von der Anregungs- und Digitalisierungselektronik bereitgestellt werden können. Eine hochgenaue Synchronisationsschaltung ermöglicht jedoch den parallelen Betrieb mehrerer Ultraschallsysteme, so dass die gleichzeitige Ansteuerung von bis zu 1024 Wandler-Elementen realisierbar ist.

Biomedizinischer Ultraschall

Mehrkanaliges
HIFU‍-‍Forschungssystem

Neben der klassischen Diagnostik wird Ultraschall u.a. auch zu therapeutischen Zwecken, insbesondere in der Tumorbekämpfung, eingesetzt. Hierbei werden hochintensive Ultraschallwellen gebündelt, um Gewebe gezielt erhitzen und zerstören zu können (HIFU). Ein wichtiges Anwendungsgebiet dieses Verfahrens ist bspw. die Behandlung von Prostatakrebs.

Biomedizinischer Ultraschall

Miniaturisierte
Ultraschallsysteme

Durch den Einsatz mobiler Ultraschall-Technologien in der Notfallmedizin können klinische Erst-Untersuchungen direkt vor Ort durchgeführt und daraus wichtige, verlässliche Entscheidungen schnell abgeleitet werden. Neben dieser gibt es zahlreiche weitere Anwendungen, in denen miniaturisierte Systeme immer mehr an Bedeutung gewinnen.
 

Biomedizinischer Ultraschall

Mehrkanalige
Hochfrequenzsysteme

Zeitlich und räumlich hochauflösende Ultraschall-Bildgebung, die u.a. in der präklinischen Forschung zur Untersuchung von Organen und Geweben bei Kleintieren eingesetzt wird, erfordert fortschrittliche mehrkanalige Ultraschallsysteme, die mit sehr hohen Frequenzen analoge Signale digitalisieren und verarbeiten können.

Biomedizinischer Ultraschall

Einkanalige
Hochfrequenzsysteme

Die am Fraunhofer IBMT entwickelten einkanaligen Ultraschallsysteme sind optimiert für einen Frequenzbereich zwischen 1 und 35 MHz. Durch ihre hohe Detailauflösung finden die bildgebenden Systeme im medizinischen Bereich unter anderem Anwendung in der Untersuchung von feinen Hautstrukturen sowie in der Abbildung von Zähnen. Durch den Einsatz einer Multiplexer-Lösung können bis zu 128 Wandler-Elemente adressiert werden.

Allgemeine Informationen

Technische Ausstattung der Hauptabteilung Ultraschall

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Kerstin Knobe

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