Folien mit ultradünnen Chips und Sensoren für die Medizintechnik

 

Elektronikprodukte bestehen klassischerweise aus starren Komponenten mit relativ dicken integrierten Chips. Für die medizinische Nutzung am Menschen sind sie daher nicht geeignet. Einen Ausweg bieten flexible Folien mit ultradünnen Chips und Sensoren. Die biegsamen elektronischen Systeme passen sich an die veränderlichen menschlichen Körperformen an und erfassen Daten, die für die Behandlung von Krankheiten wichtig sind. Die Technologie steht jedoch noch am Anfang ihrer Entwicklung. In dem Forschungsprojekt „Flexmax“ will das innBW-Institut IMS CHIPS nun Fortschritte in zwei Bereichen erzielen. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Vorhaben möchte zum einen die Atmungsüberwachung bei Frühgeborenen mit Hilfe der kleinen Foliensysteme verbessern. Dafür braucht es eine optimierte Elektronik zur Datenauswertung. Das zweite Projekt widmet sich der Bewegungskontrolle von Herzkathetern mit Hilfe von Minisensoren. Das soll die Röntgenbelastung vermindern.

Um die Dosierung einer inhalativen Medikamentengabe zu optimieren und schädliche Überdosierungen zu vermeiden, ist die Erfassung der Atmungsvorgänge bei „Frühchen“ und die Steuerung der künstlichen Beatmung nötig. IMS Chips ist es nun gelungen Polyimidfolien mit Dehnungssensoren zur Erfassung von Atmungsvorgängen zu entwickeln, die über eine aktive Elektronik verfügen, um genauere und zuverlässige Daten zu erhalten. Basis dieser Entwicklung ist die Chip-Film-Patch-Technologie von IMS CHIPS. Aktuell arbeiten die Forscherinnen und Forscher an der Fertigstellung des Foliensystems, das an einem lebensechten Modell evaluiert wird. Parallel wird an der Software für den klinischen Betrieb des Systems gearbeitet. Der Partner Activoris Medizintechnik definiert die Nutzeranforderungen an die Systeme und prüft die Gebrauchstauglichkeit. So soll eine schnelle Umsetzung der Forschungsergebnisse in die klinische Praxis gewährleistet werden. 

Die zweite Anwendung ist die sensorbasierte Bewegungskontrolle von Herzkathetern, die vom mittelständischen Katheterspezialisten Osypka für zukünftige Produkte eingesetzt werden soll. Hintergrund sind die Bemühungen, die Belastung von Patienten bei der Behandlung konarer Herzerkrankungen durch dauerhafte Röntgenbestrahlung bei der Katheterbewegung zu minimieren, ohne dabei Risiken hinsichtlich der Bewegungskontrolle einzugehen. Ein länglich gestaltetes Sensor-Folien-System zur Verfolgung der Verformung des Katheters im menschlichen Körper soll genutzt werden, um die Bewegung für den Arzt visuell darzustellen und so die Röntgenbelastung zu verringern. Die Folienmontage und die Integration in das Kathetersystem übernimmt Osypka. Nach den Tests der Einzelkomponenten erfolgt die Herstellung der beiden Demonstratoren, die zum Jahresende fertiggestellt und erprobt werden.

Über IMS CHIPS

Das Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS) ist eine gemeinnützige Stiftung im Land Baden-Württemberg und betreibt wirtschaftsnahe Forschung auf den Gebieten Siliziumtechnologie, Nanostrukturierung, Anwenderspezifische Schaltkreise (ASICs) und Bildsensorik. Das Institut ist Partner kleiner und mittlerer Unternehmen insbesondere in Baden-Württemberg und arbeitet mit international führenden Halbleiterunternehmen und Zulieferern zusammen. Am IMS CHIPS arbeiten rund 100 Mitarbeiter und Gastwissenschaftler in den Bereichen Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik und Nanostrukturierung.

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