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Projekt 3DNeuroN

Im Projekt wurde ein mikroelektronisches System entwickelt, das neuronale Aktivitäten dreidimensional detektiert und stimuliert.

Mit dieser neuartigen Lösung soll es künftig möglich werden, die Heilung von durch Krankheit oder Verletzung geschädigtem Zellgewebe des zentralen Nervensystems gezielt zu steuern.

Gemeinsam mit den Projektpartnern hat das IMMS an einem neuen dreidimensionalen verlustleistungs- und rauscharmen 3D-Multi-Sensor-Aktor-Array-System gearbeitet. Die wenige mm3 kleine Stapelung von zehn kammförmigen Einheiten beinhaltet insgesamt 800 Sensoren. Diese sind auf engstem Raum angeordnet, um künftige Implantate möglichst kompakt halten zu können. In der neuen räumlichen Struktur können Nervenzellen in einer nahezu natürlichen Umgebung wachsen. Bisherige Arrays ermöglichten nur flächiges Wachstum. Erstmals wird die Verbindung zwischen Sensoraufbau und biologischem Gewebe kapazitiv statt galvanisch hergestellt. So werden ungewollte elektrische Ströme verhindert und die Biokompatibilität des Arrays gesichert.

Das IMMS hat die Entwicklung und die Herstellung von 3,8 mm breiten 80-kanaligen Sensor- und Aktor-Mikrochips übernommen, die die Sensorsignale auswerten und die Aktoren ansteuern sollen. Mit zehn dieser ASICs wird es möglich, die Signale aller 800 Sensoren gleichzeitig und kontinuierlich auszulesen und rauscharm zu verstärken. Das Gewebe wird bei äußerst geringer Leistungsaufnahme und folglich minimaler Wärmeentwicklung angeregt, um Nervenzellen nicht irreversibel zu schädigen. Hierfür hat das IMMS ein Modell erarbeitet, das die biologische Umgebung in rein elektrischen Signalverläufen abbildet und die Elektronik an dieses Umfeld anbindet, um die Bio-Signale zu verarbeiten.

Akronym / Name:

3DNeuroN / Entwicklung eines neuen verlustleistungs- und rauscharmen 3D-Multi-Sensor-Aktor-Array-Systems für Nervenzellen

Laufzeit:2012 – 2014

Projekt-Webseite:3DNeuroN

Anwendung:

Life Sciences|Bioaktorik| Biosensorik| Biosignalerfassung| Biosignalerzeugung

Forschungsfeld:Integrierte Sensorsysteme


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Kontakt

Kontakt

Eric Schäfer, M. Sc.

Leiter Mikroelektronik und Institutsteil Erfurt

eric.schaefer(at)imms.de+49 (0) 361 663 25 35

Eric Schäfer und sein Team erforschen Integrierte Sensorsysteme und hier insbesondere CMOS-basierte Biosensoren, ULP-Sensorsysteme und KI-basierte Entwurfs- und Testautomatisierung. Die Ergebnisse fließen in die Forschung an den Leitthemen Sensorsysteme für die In-vitro-Diagnostik und RFID-Sensoren ein. Er unterstützt Sie mit Dienstleistungen rund um die Entwicklung integrierter Schaltungen und mit KI-basierten Methoden für komplexe IC-Entwürfe.


Förderung

Im Rahmen des von der EU unter dem Kennzeichen 296590 geförderten FP7-Projekts „3DNeuroN“ vergab die TU Ilmenau (BMTI, BSV) einen Fremdleistungsauftrag an das IMMS.


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