Aktuelle Forschungsprojekte

Aktuelle Forschungsprojekte

NEURO-FLEXARRAY:
Großflächiges hochauflösendes Elektrodenarray für neuronale Anwendungen

Verantwortliche Hochschule: Hochschule Mannheim (Prof. Dr. Jürgen Giehl)

Kooperationspartner: HS Furtwangen

Projektzeitraum:

Zuwendungsgeber: BMBF geförderten Projekt („Ingenieurnachwuchs“)

Kurzbeschreibung: Chronische Erkrankungen sind in unserer älter werdenden Gesellschaft immer präsenter. Parkinson zum Beispiel kann unter anderem durch Tiefenhirnstimulation behandelt werden. Dabei werden elektrische Strompulse auf die neuronalen Zellen im Gehirn abgegeben (Stimulation). Mikroelektrodenarrays sind Schnittstellen, die Nervenzellen mit elektronischen Schaltungen verbinden können. Sie enthalten eine Vielzahl von Kontakt-Elektroden, durch die neuronale Zellsignale oder Muskelzellsignale elektrisch aufgenommen oder abgegeben werden können. Leider existieren diese nur mit kleinen nutzbaren Flächen (wenige mm²). Großflächige Elektrodenarrays (Fläche: einige cm²), wie sie z.B. bei der Epilepsiediagnostik unter der Schädeldecke zum Einsatz kommen, haben hingegen nur eine geringe räumliche Auflösung, weil die Kontaktierung von einigen tausend Elektroden pro cm² technisch nicht möglich ist. Es besteht für die Medizintechnik also eine klaffende Lücke zwischen hochintegrierten Neurochips mit hoher Elektrodendichte und großflächigeren flexiblen Elektrodenarrays mit ungenügender Ortsauflösung.

In diesem Projekt soll ein neuartiges großflächiges flexibles Elektrodenarray in Chipkartengröße in Kombination mit hoher Elektrodendichte aufgebaut werden.

Bei diesem Neuansatz sitzt unter 25 Mikroelektroden ein miniaturisierter Verstärker-Chip, welcher über Multiplexing das Auslesen der Elektroden über eine Leitung nach außen ermöglicht. Besondere Bedeutung kommt dem Schutz des Systems gegen die es zerstörenden Körperflüssigkeiten zu. Durch eine spezielle Verkapselungsschicht, welche mechanisch flexibel und trotzdem praktisch dicht wie ein Titangehäuse sein muss, soll der Langzeit-Einsatz über Jahre im menschlichen Körper ermöglicht werden.

Promotionskolleg MERAGEM:
Modellierung, Entwurf, Realisierung und Automatisierung von gedruckter Elektronik und ihren Materialien

Hochschule: Hochschule Offenburg (Prof. Dr. Jasmin Aghassi-Hagmann)

Kooperationspartner: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Projektzeitraum: 2016 bis 2019

Zuwendungsgeber: Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg

Kurzbeschreibung: Das Promotionskolleg „Modellierung, Entwurf, Realisierung und Automatisierung von gedruckter Elektronik und ihren Materialien“ (MERAGEM) beschäftigt sich in Kooperation mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit der Erforschung druckbarer elektronischer Komponenten für die Digitalwirtschaft. Dabei werden Promovierende aus den Disziplinen Materialwissenschaften, Physik, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie aus der Informatik gemeinsam an neuen Lösungen für druckbare Elektronik forschen.

Das wissenschaftliche Ziel des Projekts ist die systematische Erforschung optimierter, aber noch nicht industriereifer Druckprozesse, Druckmaterialien und Designs von gedruckter Elektronik auf organischer und anorganischer Basis sowie deren Entwurf und Anwendungspotenzial für sensorische Systeme. Die im Projekt erarbeiteten Komponenten werden anschließend in einem Computerunterstützten Design-System (CAD) umgesetzt und in Form einer freien Downloadversion veröffentlicht.

Das Projekt wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg mit einer Laufzeit von zunächst 3 Jahren  finanziell unterstützt. Neben der Forschungsarbeit soll das Promotionskolleg insbesondere die Perspektiven des wissenschaftlichen Nachwuchses von Hochschulen der angewandten Wissenschaften und Universitäten aus dem In-und Ausland fördern. Dafür wird ein anspruchsvolles Auswahlverfahren auf Basis der Landesgraduiertenförderung zur Förderung des exzellenten Nachwuchses durchgeführt.

Die Hälfte der insgesamt 12-15 Doktoranden forscht am Standort Offenburg, die andere Hälfte am KIT. Aufgrund der Nähe der beiden Standorte können sich die Doktoranden und Professoren regelmäßig wissenschaftlich austauschen. Der Austausch findet durch gemeinsame  Doktorandenseminare (monatlich) sowie gemeinsamen Aktivitäten wie einer Klausurtagung, Exkursionen zu Unternehmen und anderen Forschungsstandorten statt.