Biomedizinische Mikrosysteme

Die folgende Übersicht enthält eine chronologische Auflistung öffentlich geförderter Projekte. Projekte mit Industrieunternehmen sind aus Gründen der Vertraulichkeit nicht aufgeführt.

Beschreibung: Ziel des Vorhabens ist der Aufbau einer Gewebebank mit genetisch charakterisierten Tumoren und die Entwicklung patientenbezogener Xenografts (PDXs) und Organoide. Damit soll die schnelle, spezifische und sensitive Detektion und Charakterisierung von pankreatischen neuroendokrinen Tumoren (PNET) ermöglicht werden. Diese verbesserte Detektion und Charakterisierung soll die Chance auf einen chirurgischen Eingriff und so die Überlebensrate der Patienten erhöhen.
Beitrag des IBMT: Im Rahmen des Projekts hat das Fraunhofer IBMT folgende Aufgaben: a) Molekulare, genomische und transkriptomische Charakterisierung von PNET-Tumororganoiden, PDX- und CDX-Proben, PNET-Gewebe- und Serumproben, b) Bestimmung von PNET-spezifischen CTC-bezogenen Biomarkern für die Chipentwicklung, c) Aufbau eines chip-basierten Systems zum Zellhandling, Positionieren und Anreichern sowie zur Kultivierung und Charakterisierung unter fluidischen Bedingungen.
Förderung: BMBF, Nr. 01KT1910
Förderzeitraum: 09/2019-08/2022

Beschreibung: Ziel des Vorhabens ist die Reduktion von Tierversuchen durch die Entwicklung einer Analyseplattform, die aus der Kombination eines fluidischen Organkultur-Systems (in vitro) und der In-silico-Analyse von Krankheitsmechanismen besteht. VISION entwickelt und validiert eine In-vitro-/In-silico-Analyseplattform für inhalationstoxikologische Studien, die im regulatorischen Bereich, in der anwendungsorientierten sowie in der Grundlagenforschung Tierversuche weitgehend reduzieren und ersetzen können wird. Gleichzeitig eröffnet das Mikrochip-System neuartige Möglichkeiten zur Modellierung von Krankheitsabläufen in vitro und in silico. Hierbei wird in enger Kooperation von biomedizinischer Technik, biologisch medizinischer Wissenschaft und anwendungsorientiertem KMU ein Krankheitsmodell der COPD (chronic obstructive pulmonary disease) entwickelt, das in einer physiologisch relevanten Art und Weise verschiedene Zell- und Gewebetypen vereint und eine detaillierte biologische, pharmakologische und toxikologische Analyse zulässt.
Beitrag des IBMT: Im Rahmen des Projekts hat das Fraunhofer IBMT folgende Aufgaben: a) Realisierung eines In-vitro-Lungen-/Leber-Modellsystems zur Simulation der Lungenbarriere und des Metabolisierungsprozesses in der Leber, b) Untersuchung humantoxikologischer Effekte pulmonal aufgenommener Schadstoffe, c) Analyse von Transport und Akkumulation der Schadstoffe mittels In-vitro-Studien.
Förderung: BMBF, Nr. 031L0153B
Förderzeitraum: 06/2019-05/2021

Beschreibung: Im Projekt Magnetoceuticals streben wir ein neuartiges Elektrostimulationssystem an, bestehend aus einer extern am Körper getragenen Elektronik und einem rein passiven, stark miniaturisierten Implantat in Form eines biokompatibel gekapselten Magnetkörpers. Die am Körper getragene Elektronik strahlt zeitveränderliche magnetische Felder in Richtung des Implantats ab, welche vom Implantat konzentriert und an den Stimulationsort geleitet werden. Gemäß den Maxwell-Gleichungen resultiert aus dem zeit-veränderlichen Magnetfeld ein zeitveränderliches elektrisches Feld, welches, bei geeigneter Wahl aller Parameter, im zu stimulierenden Gewebe entsteht und dort ein Aktionspotenzial auslöst. Die Stimulation soll so wirksam und ortsaufgelöst erfolgen, wie das heute bei sehr komplexen Implantaten der Fall ist.
Beitrag des IBMT: Die Schwerpunkte der Arbeiten des Fraunhofer IBMT liegen auf der Simulation des Gesamtsystems, dem Erarbeiten der Implantatkörper sowie dem Test der aufgebauten Systeme.
Förderung: BMBF 16ES0956
Förderzeitraum: 4/2019-03/2022


 

Beschreibung: Im Projekt FlexiRet entwickeln wir ein ganzheitliches Konzept zum prothetischen Sehen bis zum funktionstüchtigen Demonstrator. Das Konzept setzt auf eine minimalinvasive Vorgehensweise, die den Einsatz auch an Patienten mit nur teilweisem Verlust der Sehkraft sowie die individuelle Anpassung an die Einschränkung des einzelnen Patienten erlaubt. Das Implantat besteht aus einem mosaikartigen Array gedünnter Photodioden auf Siliziumbasis mit integrierten Dünnschicht-Stimulationselektroden, welches mit einem Foliensubstrat kombiniert ist. Das Implantat wird mit speziellen dünnen Implantatkapselungsschichten umgeben, um die Implantatelektronik vor der feuchten Umgebung im Auge zu schützen.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT erstellt das Elektrodendesign auf Basis von Computersimulationen und erarbeitet die Prozesse für die Kombination des gedünnten Photodiodenarrays mit einem Foliensubstrat.
Förderung: BMBF 16ES0783
Förderzeitraum: 02/2018-01/2021


 

Beschreibung: Das Ziel des Projektes I-Call ist die technische Entwicklung und Realisierung einer sicheren Signalübertragung zwischen Implantaten auf Basis von Ultraschall. Als Ultraschallwandler werden sogenannte cMUTs (capacitive micromachined ultrasound transducers) eingesetzt, welche bereits aus der ultraschallbasierten Bildgebung bekannt sind. Neben maßgeschneiderten cMUTs für die drahtlose Kommunikation, speziellen ASICs zum Ansteuern der cMUTs und zum Verarbeiten der Ultraschallsignale, entwickeln wir Kommunikationsprotokolle für die Kommunikation per Ultraschall. Obwohl aus Silizium gefertigte cMUTs im Gegensatz zu etablierten Ultraschallwandlern per se biokompatibel und damit für eine Implantation geeignet sind, soll ihr Einsatz vorrangig in einem hermetischen Metallgehäuse (z. B. Titan) erfolgen. Geeignete Gehäuse und Methoden für die Schallankopplung werden erarbeitet.
Beitrag des IBMT: a) Simulation und Realisierung von cMUTs in Volumenmikromechanik sowie deren Charakterisierung, b) Entwicklung der Implantatelektronik und der Firmware zum Steuern der Implantatkommunikation.
Förderung: BMBF 16ES0752K
Förderzeitraum: 01/2018-12/2020

 

Beschreibung: NanoEDGE ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt, mit dem Ziel Produktionstechniken für flexiblen Elektroden mit Expertise in der Nanomaterialherstellung und -charakterisierung zu verbinden, um etablierte diagnostische Methoden wie Elektroenzephalographie (EEG) und Elektromyographie (EMG) weiter zu verbessern. Mit ultradünnen Elektroden, die sich exakt der Hautoberfläche anschmiegen, sollen Messungen ohne Gel und über längere Zeiträume möglich sein. Einen besonders guten elektrischen Kontakt zur Haut möchten wir mit gedruckten Kohlenstoff-Nanopartikel-Elektroden erreichen.
Beitrag des IBMT: Die Arbeiten des Fraunhofer IBMT haben das Ziel der Entwicklung einer Tinte aus Kohlenstoffnanopartikeln für den Inkjetdruck, eines skalierbaren Druckprozesses sowie einer ressourceneffizienten Prozesskette zur Herstellung von Elektroden für den direkten Hautkontakt. Die gedruckten Elektroden sollen sich der Hautkontur exakt anpassen.
Förderung: BMBF 02P17W000
Förderzeitraum: 01/2018-12/2020
 

Beschreibung: In diesem Projekt geht es um die Erforschung von Ansätzen zur Automatisierung von Handhabungsprozessen bei der Kryokonservierung und -lagerung von biologischem Material. Die generellen Vorteile der Prozessautomatisierung gegenüber dem rein manuellen Prozess liegen einerseits in dem Ausschluss von Gesundheitsgefährdungen des Personals durch Probenkontakt oder Kälteverbrennungen, andererseits wird ein versehentliches Vertauschen der Proben oder deren Beschädigung durch Temperaturschwankungen verhindert. Außerdem ist zu erwarten, dass die Effizienz, Geschwindigkeit und Reproduzierbarkeit der Handhabungsprozesse gesteigert wird. Als ein vielversprechender Ansatz wird die Verwendung eines Manipulators verfolgt, der auf einer parallelkinematischen Struktur basiert. Solche Strukturen ermöglichen die Entkopplung der Antriebstechnik vom Tieftemperaturbereich (-130 °C bis -196 °C), indem die Antriebsbewegung über passive Gelenke an den Endeffektor übertragen wird.
Beitrag des IBMT: Im Rahmen des Projekts hat das Fraunhofer IBMT folgende Aufgaben: a) Erforschung von Ansätzen zur drahtlosen Energieübertragung in die tiefkalte Arbeitsumgebung für die Versorgung eines Greifersystems und (bei Bedarf) eines Gelenk-Heizsystems, b) Untersuchung potentieller Aktoren sowie Entwicklung und Evaluierung eines kompakten und energieeffizienten Greifersystems.
Förderung: DFG DH125/2-1
Förderzeitraum: 09/2017-08/2020

Beschreibung: Mit einer Prävalenz von 3–5% bildet Schwachsichtigkeit (Amblyopie) eine der häufigsten Ursachen für Sehbehinderungen während der ersten Lebensjahre. Das Ziel des Projekts InsisT ist eine interaktive und kontextsensitive Shutterbrille mit sensorischem Feedback zur individualisierten Therapie von Schwachsichtigkeit bei Kindern, welche zudem über eine interaktive, benutzerfreundliche App für Smartphone und Tablet die Familie des kindlichen Patienten sowie das behandelnde medizinische Fachpersonal in die Verlaufskontrolle und Therapieoptimierung miteinbezieht. Die Brille übermittelt dem Patienten sofortiges kindgerechtes Feedback beim falschen Tragen oder Absetzen der Brille und generiert zusätzlich täglich ein motivierendes Tagesfeedback. Der kontextsensitive Okklusionsmechanismus erkennt, wann die Okklusion des gesunden Auges unterbrochen werden muss, um das Kind nicht unverhältnismäßig stark zu behindern oder gar einem Sicherheitsrisiko auszusetzen.
Beitrag des IBMT: a) Sensorik, die ein Absetzen oder ein falsches Tragen der Brille erkennt. b) Sensorik und Machine-Learning Algorithmen, zum Ermitteln der jeweiligen körperlichen Aktivität (sitzen, laufen, usw.) des Patienten. c) Intuitive Software für Smartphone und Tablet zur interaktiven patientenspezifischen Kalibrierung der multi-modalen Sensorik und der darauf basierenden Kontroll- und Feedbackmechanismen, sowie zur Übermittlung eines Feedbacks zur Therapieadhärenz des kindlichen Patienten an dessen Familie. d) Sichere, datenschutzkonforme und benutzerfreundliche Webanwendung für das medizinische Fachpersonal zur Bereitstellung und Aufbereitung der im Therapiezeitraum angefallenen Daten.
Webpage: www.insist-brille.de
Förderung: BMBF 16SV7756
Förderzeitraum: 04/2017-03/2020

 

Beschreibung: Die Angst vor Spinnen (Arachnophobie) ist die am weitesten verbreitete spezifische Phobie. Sie gehört zu der Gruppe der psychischen Störungen und tritt nach der Depression am häufigsten auf. Die bewährte Therapie zur Behandlung einer Arachnophobie ist die Expositionstherapie. Das bedeutet, dass der Patient mit dem angstauslösenden Stimulus, also einer Spinne, in der Realität konfrontiert wird. Obwohl die Arachnophobie mit der Expositionstherapie gut behandelbar ist, zeigen Studien, dass zwischen 60 und 80 Prozent der Patienten keine therapeutische Hilfe in Anspruch nehmen, obwohl diese Phobie Leiden verursacht und die Betroffenen in ihrer Lebensqualität deutlich einschränkt. Im BMBF-Projekt DigiPhobie wird ein digitales Therapiesystem entwickelt, das die häusliche Durchführung der Expositionstherapie für Arachnophobiker ermöglichen soll. Dieses innovative System besteht aus einer digitalen Therapieumgebung, einer tragbaren Datenbrille (Virtual- oder Augmented-Reality) und tragbaren Sensoren, die Vitalparameter während einer Therapiesitzung messen (Biofeedback).
Beitrag des IBMT: Im Rahmen des Projekts hat das Fraunhofer IBMT folgende Aufgaben: a) Softwareentwicklung und Systemrealisierung für die Biofeedback-Steuerung inklusive am Körper tragbarer Sensoren zur Erfassung von Herzratenvariabilität, Hautleitfähigkeit und Atemfrequenz, b) Machine-Learning Algorithmen zur Klassifizierung des Angstlevels aus den gemessenen Vitalparametern, c) Softwareentwicklung der webbasierten Datenbank zum Therapiemanagement.
Förderung: BMBF 13GW0158B
Förderzeitraum: 01/2017-12/2019

 

Beschreibung: Im EU-Projekt HISENTS entwickelt das Fraunhofer IBMT in Zusammenarbeit mit zehn weiteren Partnern eine multimodulare Screening-Plattform, die mehrere mikrofluidische Module miteinander kombiniert. Jedes Modul repräsentiert ein Gewebe des Organismus (z. B. Darm, Leber, Niere) und besteht aus einem miniaturisierten System zur Kultivierung von Zellen. Ein flexibles Fluidik-Konzept ermöglicht die Verschaltung der Module. Die Charakterisierung der Zellen erfolgt mit optischen und elektrischen Systemen, die in die Plattform integriert sind. Die Plattform simuliert den Weg von toxischen Stoffen (u. a. Nanomaterialien) durch den menschlichen Körper und kann zur Risikobewertung von toxischen Stoffen z. B. im Rahmen von REACH genutzt werden und. Dabei werden die von Nanomaterialien ausgelösten Effekte auf molekularer, zellulärer und Organ-Ebene untersucht. Die mit Hilfe der Screening-Plattform gewonnenen Daten können für die pharmakokinetische Modellierung genutzt werden und dienen der Reduzierung und Vermeidung von Tierversuchen im Rahmen von 3R. Mögliche Einsatzbereiche für die multimodulare Screening-Plattform sind Anwendungen in der Pharmaforschung und der Umweltanalytik.
Beitrag des IBMT: Im Rahmen des Projekts hat das Fraunhofer IBMT folgende Aufgaben: a) Entwicklung und Aufbau der Multi-Organ-Plattform mit integrierten miniaturisierten Systemen zur Kultivierung von Zellen, b) Integration von optischen und elektrischen Systemen zur Zellcharakterisierung, c) Entwicklung von neuen In-vitro-Modellen zur Untersuchung humantoxikologischer Effekte von Nanomaterialien.
Förderung: EU Horizon 2020, Nr. 685817
Förderzeitraum: 04/2016-03/2019
 

Beschreibung: Das interdisziplinäre Forschungsprojekt BIOGRAPHY kombiniert die technischen Disziplinen Mikro-Laserablation und Rolle-zu-Rolle-Druck mit den biologischen Anwendungsfeldern Zellbiologie, Virologie und Biosensorik. Eine Schlüsselstellung nimmt die Entwicklung einer neuen Graphen-basierten Tinte ein, die elektrisch leitfähig und gleichzeitig biokompatibel ist. Zudem sind die Entwicklung einer Protein-Tinte sowie eines Rolle-zu-Rolle Druckverfahrens zum mikrostrukturierten Drucken von Proteinmustern vorgesehen. Unter Zuhilfenahme der entwickelten neuen Tinten und Druckprozesse sollen schließlich kostengünstige Einwegsensoren für den direkten Virusnachweis durch Online-Überwachung des virusinduzierten zytopathischen Effekts (CPE) mittels Impedanzspektroskopie aufgebaut werden. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist die automatische Validierung von Impfstoffen mittels Überwachung der Hemmung des CPE in Gegenwart von neutralisierenden Antikörpern.
Beitrag des IBMT: Im Rahmen des Projekts hat das Fraunhofer IBMT folgende Aufgaben: a) Entwicklung von Prozessen für den Rolle-zu-Rolle-Druck elektrisch leitfähiger Graphenstrukturen und mikrostrukturierter Proteinmuster, b) Fertigung von Rolle-zu-Rolle-gedruckten Sensoren, die Graphen/Protein-Multischichten enthalten, c) Überprüfung der Biokompatibilität der neuen Graphen-Tinte und der Eignung der gedruckten Graphen/Protein-Multischichten in Bezug auf die vorgesehenen Biosensor-Anwendungen.
Förderung: BMBF ERANET 02PN2240
Förderzeitraum: 10/2014-09/2017
 

Beschreibung: Tumorerkrankungen gehören neben Krankheiten des Herz- und Kreislaufsystems zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland. Die Präsenz von Tumorzellen im peripheren Blut sowie deren mengenmäßige Veränderung über die Zeit sind wichtige Indikatoren, um eine Tumorerkrankung zu diagnostizieren, den Therapieerfolg zu bewerten und die Prognose für den Patienten abzuschätzen. Die modernen Methoden und Hochdurchsatzverfahren der Molekularbiologie, Mikroskopie und molekularen Bildgebung erlauben eine bisher ungeahnte Breite der Analyse auf Einzelzellbasis. Allerdings ist es vor weitergehenden Untersuchungen dieser Zellen erforderlich, diese Zellen zu isolieren. Zu den Standardverfahren einer qualitativen und quantitativen Bestimmung von Zellen gehören Zellsortierer mit und ohne Fluoreszenzaktivierung. Diese Verfahren liefern für im Blut zirkulierende Tumorzellen keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Gesamtziel des Projekts RamanCTC ist eine wesentlich verbesserte Identifizierung und Charakterisierung von Tumorzellen, die im Blut von Tumorpatienten zirkulieren.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT erforscht neue Mikrochips, die einen hohen Zelldurchsatz erlauben, indem sie eine ortsgenaue Positionierung einer sehr hohen Anzahl von Zellen und damit deren quasi parallele Untersuchung ermöglichen.
Förderung: BMBF 13N12687
Förderzeitraum: 03/2013-02/2016

Beschreibung: Das Hauptziel des Projekts NANODETECTOR ist die Entwicklung und Validierung von Technologien für den Nachweis und die Analyse einzelner Nanopartikel in komplexen Umgebungen. Das Projekt basiert auf einem neuen Phänomen: Einzelne Sub-Wellenlängen-Objekte erzeugen große Signale in der Oberflächenplasmonenresonanz-Mikroskopie. Dies stellt eine einzigartige Möglichkeit zur sehr empfindlichen Online-Detektion von Nanopartikeln dar. Die Technologie wird in Form eines kompakten Diagnosegeräts umgesetzt, in verschiedenen flüssigen und gasförmigen Phasen getestet und dann für verschiedene praxisrelevante Analyseaufgaben angewendet. Das System kann verwendet werden, um die Sicherheit der Umwelt bei der Herstellung und Nutzung von Nanopartikeln und Nanomaterialien zu überwachen. Innerhalb des NANODETECTOR-Projekts wird die neue Diagnosemethode von Nanopartikel-Herstellern eingesetzt, um Arbeitsplätze und Abfälle bzgl. einer Belastung mit Nanopartikeln zu überwachen. Weiterhin wird überprüft, ob Nanopartikel-basierte Materialien im Laufe der Zeit Nanopartikel abgeben. Ein weiteres Anwendungsszenario ist die Untersuchung von Wasser und anderen transparenten nicht- kolloidalen Getränken (Säfte, Weißwein, etc.). Komplexere Medien sollen ebenso getestet werden.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT entwirft und entwickelt Systeme zur Probenzuführung, Sensorkartuschen und fluidische Komponenten der Prototypsysteme.
Förderung: EU-FP7-NMP
Förderzeitraum: 06/2012-11/2015

Beschreibung: Im EU-Projekt »d-LIVER« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik zusammen mit 13 europäischen Partnern ein IT-basiertes Leberunterstützungssystem, das eine medizinische Beobachtung und Begleitung von Patienten mit chronischen Lebererkrankungen auch außerhalb eines Krankenhauses erlaubt. Für den zuverlässigen Einsatz des Systems im ambulanten Bereich ist es essenziell, das System und insbesondere den Patienten während der Leberdialyse und zuhause unter Einsatz neuartiger Sensoren und Informations- und Kommunikationstechnologien zu überwachen. Im Projekt »d-LIVER« werden Bioreaktoren mit lebenden Leberzellen eingesetzt, die im Gegensatz zu rein technischen Adsorptions- oder Filtertechniken die Entgiftungsfunktion und gleichzeitig auch die Synthesefunktion der Leber erfüllen können. Dazu werden Methoden für ihre Gewinnung und Kultivierung im großen Maßstab erforscht und Sensoren für die Überwachung ihrer Vitalität und Funktionalität im Bioreaktor entwickelt.
Beitrag des IBMT: Die Arbeitsgruppe Mikrosensorik & Mikrofluidik des Fraunhofer IBMT entwickelt neuartige Sensoren zur kontinuierlichen Überwachung der Qualität und Effizienz der Zellen innerhalb der künstlichen Leber. Als Messprinzip wird u. a. die Impedanzspektroskopie eingesetzt. In Zusammenarbeit mit anderen Partnern werden diese Sensoren in den Bioreaktor integriert. Am Fraunhofer IBMT werden die Arbeiten in Kooperation mit der Arbeitsgruppe In-Vitro-Kulturtechniken durchgeführt. Weiterhin befasst sich die Arbeitsgruppe Home Care & Telemedizin mit allen IT-Aspekten des Leberunterstützungssystems.
Förderung: EU-FP7-ICT
Förderzeitraum: 10/2011-09/2015

Beschreibung: BIO-REEL ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt, das neue Erkenntnisse aus den Wissensgebieten Biotechnologie und Zellbiologie sowie der Produktionstechnik und der Mikrotechnik vereint. Die Vorteile der Softlithographie (hohe laterale Strukturauflösung) werden mit den Vorteilen industrieller Druckprozesse kombiniert, welche das Bedrucken großflächiger Substrate bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit erlauben. Ziel des Projekts ist der Aufbau einer hoch effizienten Produktionsausrüstung für die örtlich definierte Immobilisierung von Proteinen auf Polymerfolien in einem rotativen Prozess. Anwendungsmöglichkeiten finden sich unter anderem in den Bereichen Arzneimittelentwicklung, Tissue Engineering und Stammzellforschung.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist verantwortlich für die Auswahl der Polymerfolien, das Design für die mikrostrukturierten Druckmaster und die Analysen der immobilisierten Proteinschichten.
Förderung: BMBF ERANET 02PO2880
Förderzeitraum: 02/2010-01/2013

Beschreibung: Das europäische Verbundvorhaben REMOTE hat zum Ziel, ältere Personen mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen in ihrem Alltag zu unterstützen. Dadurch soll ein weitestgehend selbstbestimmtes Leben möglich sein. Mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechniken wird ein Netzwerk aufgebaut, das neben sozialen Kontakten auch Tele-Health-Dienste ermöglicht. Dazu werden neben einer Vielzahl kommerzieller auch zwei vom Fraunhofer IBMT neu entwickelte Sensoren eingesetzt. Die neuen Sensoren erfassen die Mundnassheit und die Kieferbewegungen um Rückschlüsse auf das Ess- und Trinkverhalten zu ermöglichen. Das komplette Netzwerk wird im Rahmen des Projekts an verschiedenen Stellen Europas an ausgewählten Standorten erprobt.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist verantwortlich für die Entwicklung von miniaturisierten, im Mund getragenen Sensoren zum Messen der Mundnassheit und der Kieferbewegungen.
Förderung: BMBF 16SV3831 und EU AAL-2008-1
Förderzeitraum: 04/2009-03/2012

Beschreibung: Das Ziel des Projekts besteht darin, eine myoelektrisch, d.h. durch Muskelsignale gesteuerte, funktionale Hand- bzw. Armprothese zu realisieren. Dazu soll ein Implantat zur unmittelbaren Ableitung der Muskelsignale entwickelt werden, das diese drahtlos an die mit Motoren ausgestattete Kunsthand weiterleitet. Hierdurch soll trotz vermehrter Freiheitsgrade die Bedienung intuitiver und einfacher werden, als es bei bisherigen Modellen mit Oberflächenelektroden der Fall ist.
Beitrag des IBMT: Die Abteilung ist verantwortlich für die drahtlose Kommunikation zwischen Implantat und Handprothese sowie für die drahtlose Energiebereitstellung der Implantatelektronik durch die externe Prothese.
Förderung: BMBF 16SV3699
Förderzeitraum: 07/2008-06/2011

Beschreibung: Bei der Behandlung von Diabetes- und Dekubituspatienten spielt die Druckentlastung bzw. die optimale Druckverteilung bestimmter Körperpartien eine wichtige Rolle. Mit Hilfe innovativer mikrosensorischer Entwicklungen, die flexibel und individuell in unterschiedliche Textilien implementiert werden, soll die Geschwürbildung bei Diabetikern und Rollstuhlpatienten durch eine objektive Messung der Druckbelastung gefährdeter Körperpartien gezielt und nachhaltig reduziert werden. Das textilbasierte Messsystem erfasst und analysiert kontinuierlich den Druck. Eine im System integrierte Anzeigeeinheit zeigt dem Patienten Druckbelastungen bzw. Überlastungen mit Belastungszeiten an und meldet dem Patienten bei Druck- und Zeitüberschreitungen den entsprechenden Körperbereich, am Fuß z.B. Zehen oder Fersen, zu entlasten.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist verantwortlich für die drahtlose Übertragung der Messdaten vom Textil zu einer am Körper getragenen Auswerteelektronik. Weiterhin entwickelt das IBMT die Auswerteelektronik inkl. Auswertesoftware.
Förderung: BMBF 16SV3713
Förderzeitraum: Förderzeitraum: 11/2008-04/2012

Beschreibung: Das wissenschaftliche Hauptinteresse von Replicator besteht in der Erforschung von neuartigen Prinzipien der Adaption von symbiotischen multiplen Roboterorganismen. Diese Roboterorganismen bestehen aus Roboterschwärmen, die, falls das vorteilhaft sein sollte, aneinander andocken können, und so symbiotisch Energie und Computerressourcen in einer einzigen künstlichen Lebensform teilen können. Um autonom miteinander und mit der Umwelt interagieren zu können, hat jedes einzelne Robotermodul eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren.
Beitrag des IBMT: Die Abteilung ist verantwortlich für die on-board Elektronik, das Energiemanagement und die Hardware-Integration.
Förderung: EU FP7 ICT-216240
Förderzeitraum: 03/2008 – 02/2013

Beschreibung: RaSP beabsichtigt die Entwicklung einer sehr schnellen, kostengünstigen und gleichzeitig sehr sensiblen Methode, mit deren Hilfe es prinzipiell möglich wäre mehr als 100 Krankheitserreger in Blut gleichzeitig zu erkennen. Um die Leistungsfähigkeit des Systems zu demonstrieren, strebt RaSP die gleichzeitige Erkennung der Erreger von HIV, Hepatitis C, Hepatitis B und Syphilis an. Ein einfaches, kleines und leicht zu bedienendes Desktop-System erlaubt es innerhalb von 10 bis 20 Minuten die erwähnten Blutpathogene zu erkennen. Mit Hilfe dieses Schnelltests wird es möglich sein, infizierte Spender schon vor der eigentlichen Blutspende zu identifizieren und von der Blutspende-Prozedur auszuschließen.RaSP nutzt dabei ein neuartiges Prinzip der Oberflächenplasmonenresonanz (SPR), das sehr schnelle und sensible Analysen erlaubt.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist Projektkoordinator und zusätzlich verantwortlich für die Entwicklung aller mikrofluidischen Komponenten.
Förderung: EU SP5A-CT-2006-0445
Förderzeitraum: 01/2007-12/2009

Beschreibung: SmartHEALTH zielt darauf ab ein Multi-Modul Biodiagnosebaukasten zu entwickeln, der europäische Unternehmen dabei unterstützt spezifische Lab-on-Chip Systeme für die Analyse biologischer Proben zusammen zu stellen. Der Demonstrator besteht aus einem Einweg-Lab-on-Chip in Kombination mit einem Auslesegerät, das mit einem Krankenhausinformationssystem kommunizieren kann. Dieses Konzept wird später weiter miniaturisiert und als ein tragbares und am Point of Care einsatzbereites System zur Verfügung stehen. Das SmartHEALTH System eignet sich zur Detektion von Nukleinsäuren und Proteinen. Außerdem erlaubt es die Aufbereitung verschiedenster biologischer Probentypen. Mit Hilfe der Bio-Informations-Analyse können die Ergebnisse ausgewertet und dem Bediener präsentiert werden. Klinische Einsatzgebiete für SmartHEALTH finden sich in der Krebsdiagnostik – bei periodischen Brustkrebs-Kontrolluntersuchungen, Gebärmutterhalskrebsuntersuchungen und der Kolorektalkrebsdiagnostik.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist verantwortlich für das Packaging von Biochips sowie für deren Integration in das Lab-on-Chip System. Die Arbeitsgruppe „Homecare“ des IBMT ist verantwortlich für alle e-Health-Aspekte des Projekts.
Förderung: EU IST-NMP-2-016817
Förderzeitraum: 12/2005-11/2009

Beschreibung: Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung integrierter optischer Biosensoren auf Siliziumbasis, die sowohl markerfreie Biomoleküle erkennen als auch (markierte) Einzelmoleküle nachweisen können. Der Wandler besteht aus mehreren monolithisch integrierten Silizium-Optokopplern verbunden mit mikrofluidischen Kanälen, die direkt auf das Silizium aufgebracht sind. Die Optokoppler bestehen aus nanostrukturierten LEDs, Siliziumnitridwellenleitern und Silizium-Photodioden. Der Projektschwerpunkt liegt zum einen auf der Entwicklung eines monolithischen photonischen Silizium-Biochips mit integrierter Mikrofluidik und biomolekularer Erkennung, zum anderen auf dem Auslesegerät und der Kontrollelektronik. Zusammen bilden diese beiden Module ein tragbares bioanalytisches System. Das NemoSlab-System wird konzipiert für die Anwendungsgebiete Brustkrebs und Fruchtbarkeitsstörungen. Es erlaubt die Detektion einer Reihe von Hypophysenhormonen, Steroidhormonen und DNA.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist verantwortlich für das Packaging des Biochips sowie für die Entwicklung der fluidischen, elektrischen und mechanischen Schnittstellen zwischen dem Lab-on-Chip und dem Auslesegerät.
Förderung: EU IST- 027804
Förderzeitraum: 01/2006-12/2008

Beschreibung: Das Hauptziel von 4M ist die Entwicklung von Mikro- und Nano-Technologien (MNT) für die Losfertigung von Mikrokomponenten und Bauteilen in unterschiedlichsten Materialien. Diese Prozesse, Fertigungsanlagen und Produktionsprogramme sind anwenderfreundlich in das Unternehmen der Zukunft einzubinden. Um dieses Ziel zu erreichen, strebt das Netzwerk eine Integration der F&E-Kapazitäten im Bereich der Nicht-Silizium Mikrotechnologien in ein europäisches Exzellenzzentrum an. Die Etablierung einer solch spezifischen Ressource und Infrastruktur auf europäischer Ebene ist dazu bestimmt europäischen Unternehmen aus den Bereichen Mobilfunk, Lifestyle, Gesundheit und Transport dabei zu helfen MNT einzusetzen.
Beitrag des IBMT: Das Faunhofer IBMT ist sowohl Leiter der “Biomedizinischen Plattform” als auch stellvertretender Leiter der mikrofluidischen Abteilung innerhalb von 4M.
Webpage: www.4m-association.org/interest-group/Micro-Fluidics-Interest-Group
Förderung: EU NMP2-CT-2004-5002
Förderzeitraum: 10/2004-09/2008

Beschreibung: Ziel des Projekts ist ein großer Schritt vorwärts in der Roboterforschung, indem Experten auf dem Gebiet der Mikrorobotik in dezentralen und adaptiven Systemen mit Experten auf dem Gebiet der selbstorganisierten biologischen Schwarmsysteme zusammengebracht werden. Hauptsächlich soll der technologische Fortschritt die Massenproduktion von Mikrorobotern ermöglichen, die dann als „richtiger“ Schwarm mit bis zu 1000 Robotern eingesetzt werden können. Diese Roboter werden alle mit einer begrenzten, prärationalen on-board Intelligenz ausgestattet. Der Schwarm soll aus einer großen Zahl heterogener Roboter bestehen, die sich in der Art der Sensoren, Manipulatoren und ihrer Antriebsleistung unterscheiden werden. Ein solcher Roboterschwarm sollte sich bei einer Vielzahl von Anwendungen einsetzen lassen, einschließlich der Mikro-Montage sowie biologischer und medizinischer Anwendungen und bei Reinigungsaufgaben.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist sowohl für die drahtlose Roboter-zu-Roboter Kommunikation als auch für die drahtlose Energieversorgung der Mikroroboter zuständig.
Förderung: EU IST-VI 507006
Förderzeitraum: 01/2004-12/2007

Beschreibung: Im Rahmen des Forschungsprojekts INTELLIDRUG entwickelt das Fraunhofer IBMT zusammen mit weiteren Partnern ein intelligentes Medikamentensystem, welches – im Gegensatz zu invasiv implantierten Medikamentendosiersystemen – in der Mundhöhle untergebracht ist. Das System bietet eine Alternative zur Behandlung von Suchtkranken und chronisch Kranken. Eine Gebiss(teil)-Prothese dient dazu, das Medikamentendosiersystem im Mundraum zu fixieren. Die Baugröße des Systems entspricht der Größe zweier Backenzähne. Neben dem im Mund angeordneten eigentlichen Medikamentendosiersystem existiert eine externe Fernbedienung, deren Form einem Mobiltelefon ähnelt. Das intra-orale Gerät besteht aus Medikamentenreservoir, Pumpmechanismus, Ventil, Sensoren, Steuerungselektronik, Batterien und schützendem Gehäuse.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT ist verantwortlich für die Entwicklung des Flusssensors, des Konzentrationssensor, der Elektronik und der drahtlosen Kommunikation.
Förderung: EU IST-FP6 Contract No 002243
Förderzeitraum: 01/2004-12/2007

Beschreibung: Im Rahmen des Saliwell-Projekts wurde eine wirksame und nebenwirkungsfreie, auf Elektro-Stimulation basierende Therapie für das Krankheitsbild „Trockener Mund“ entwickelt. Dazu wurde ein voll funktionsfähiger intelligenter Prototyp entwickelt und hergestellt, der die Größe einer Zahnkrone hat. Das intelligente Mikrosystem beinhaltet einen Elekrostimulator, einen Nassheitssensor, Batterien, Elektronik und einen Mikroprozessor. Das Mikrosystem ist in der Lage drahtlos mit einer externen Fernbedienung zu kommunizieren.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT war verantwortlich für die Entwicklung des Elektrostimulators, des Nassheitssensors und der drahtlosen Kommunikation.
Förderung: EU IST-2001-37409
Förderzeitraum: 07/2002-05/2005

Beschreibung: Ziel des MiCRoN-Projekts war die Entwicklung eines neuen Mikrorobotersystems, basierend auf wendigen, 1 Kubikzentimer großen, autonom handelnden Robotern. Es wurden verschiedene, vollständig voneinander unabhängige Mikroroboter entwickelt, die Teile von ca. 60 µm Größe unter einem lokalen, roboterbasierten Mikroskop manipulieren können. Die Roboter sind nicht bedrahtet; sowohl die Energieversorgung der Roboter als auch die Kommunikation zwischen Robotern erfolgen drahtlos. Die Roboter können mit verschiedenen Werkzeugen für die Mikro- und Nanobearbeitung sowie für die Manipulation biologischer Zellen ausgerüstet werden. Der Roboter selbst ist gegenwärtig eines der höchstintegrierten Mikro-Tools.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT war verantwortlich für die Entwicklung eines Mikroinjektionschips zur Durchführung für Zellinjektionen, für die drahtlose Energieversorgung sowie für die drahtlose Roboterkommunikation.
Förderung: EU IST-2001-33567
Förderzeitraum: 03/2002-02/2005

Beschreibung: Ziel des Projekts war die Entwicklung eines arbeitsfähigen Prototyps eines tragbaren bioanalytischen Mikrosystems für den biomedizinischen und industriellen Gebrauch sowie für den Einsatz bei Umweltprüfungen. Das Mikrosystem basiert auf einem monolithisch integrierten, miniaturisierten, optischen Biosensor auf Siliziumbasis, der mit Antikörpern und DNA-Erkennungsschichten ausstattet ist. Der optische Wandler besteht aus Lichtquelle, optischen Fasern und monolithischem Detektor, die monolithisch auf einem Siliziumchip integriert sind. Er kann schnelle Untersuchungen ausführen ohne auf externe optische Komponenten angewiesen zu sein. Das System besteht außerdem aus einer Kontroll- und Steuerungselektronik, dem mikrofluidischen Modul und der Analyse-Software.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT war verantwortlich für das Packaging des Biochips sowie für die Entwicklung der fluidischen, elektrischen und mechanischen Schnittstellen zwischen dem Lab-on-Chip und dem Auslesegerät.
Förderung: EU IST-2000-28214
Förderzeitraum: 06/2001-05/2004

Beschreibung: Im Rahmen des MOTIV-Projektes "Brain Shunt" wurde das weltweit erste und einzige aktive Implantat zur Therapie von Hydrozephalus-Erkrankungen entwickelt. Es arbeitet als binärer Schalter, der über einen programmierten tageszeitabhängigen Öffnungsrhythmus die Drainage von Liquor steuert. Mit Hilfe eines speziellen Programmiergerätes lässt sich der einprogrammierte Öffnungsrhythmus über eine induktive Schnittstelle nichtinvasiv verändern, um so eine individuelle Anpassung der Therapie an die Bedürfnisse des Patienten vornehmen zu können.
Beitrag des IBMT: Das Fraunhofer IBMT war verantwortlich für das Mikroventil, die induktive Energieversorgung, die drahtlose Kommunikation sowie für die komplette Elektronik und Software.
Förderung: gefördert durch das BMBF im Rahmen des „Kompetenzzentrum für Miniaturisierte Monitoring- und Interventionssysteme“ (MOTIV)
Förderzeitraum: 10/2000-12/2005