Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
Schematische Darstellung des Implantationsortes innerhalb des Kopfes
Abbildung des realisierten theranostischen Implantats, welches als Multisensor auf einer keramischen Leiterplatte aufgebaut ist
In der Mikroelektronik geht der Trend bei den Anwendungen hin zu fortlaufend miniaturisierten Sensoren, die über eine grundlegende integrierte Signalverarbeitung verfügen. Gleiches gilt für die Realisierung von Drucksensoren, wodurch Drucksensorsysteme (Pressure Sensor Systems) entstehen. Für die von unseren Kunden gewünschten Anwendungen entwickeln wir leistungsfähige, energieeffiziente und auf die Umgebungsbedingung individuell angepasste Lösungen.
Das vom IMS patentierte Herstellungsverfahren von Drucksensoren auf der Basis der Oberflächenmikrobearbeitung bietet die Möglichkeit der monolithischen Integration, wodurch die entwickelten Drucksensoren in der Anwendung einen sehr geringen Energiebedarf haben.
Somit kann auch im telemetrischen Betrieb eine ausreichende Energieversorgung ohne zusätzliche Batterien oder Akkus erzielt werden. Hierdurch eignen sich die Sensoren besonders für den Einsatz in aktiven Implantaten.
Am Fraunhofer IMS wurden in den letzten Jahren mehrere implantierbare Drucksensorsysteme für die Langzeitüberwachung wichtiger physiologischer Parameter wie Blut-, Blasen, oder Augeninnendruck entwickelt. Einige dieser Entwicklung erhielten eine CE-Zertifizierung und sind bis heute als aktive Implantate zugelassen, wie zum Beispiel der Hydrocephalus-Shunt-Sensor.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist ein »Theranostisches Implantat«, in welches mehrere Sensoren wie Druck-, Temperatur- und Lagesensoren integriert und von einem übergeordneten ASIC angesteuert und ausgelesen werden. Nach einer Implantation im kardiovaskulären Bereich soll dieses Multisensor-Implantat die Hämodynamik überwachen und kontrollieren.
Das Auslesen des Implantats erfolgt dabei drahtlos über eine Transponderlösung. Über die Datenübertragung hinaus wird auch das Drucksensorsystem zusammen mit dem ASIC telemetrisch mit der notwendigen Energie versorgt.
Miniaturisierte Drucksensorsystem-Transponder eignen sich zudem auch für hydraulische Anwendungen in der Industrietechnik oder für die Messung von Reifendrücken im Automobilbau (TPMS), sowie von Drücken innerhalb von Vakuum-Isolierpaneelen (VIP).