Testaufbau zur Prüfung der 3DNeuroN-Chips auf Wafer-Ebene. Foto: IMMS.
Testaufbau zur Prüfung der 3DNeuroN-Chips auf Wafer-Ebene. Foto: IMMS.

3DNeuroN

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

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.

Projektseite des 3DNeuroN

  • 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.

Laufzeit

2012 – 2014

Projekt-Nr.

296590