Biomedizinische Implantate

Biomedizinische Mikrosysteme sind eines der aufstrebendsten Themen auf dem Gebiet der mikroskaligen Schaltungen und Systeme. Sie können in der Diagnose, Therapie und Rehabilitation eingesetzt werden. Prominente Beispiele sind funktionelle elektrische Stimulatoren wie der Herzschrittmacher oder das Cochlea-Implantat für Gehörlose, DNA-Analyse auf Mikroarrays und vieles mehr. Der Hauptvorteil integrierter Schaltungen in diesen Systemen ist der hohe Grad an Funktionalität, der auf sehr begrenztem Raum erreicht werden kann.

Dies ist besonders wichtig, wenn biomedizinische Mikrosysteme in den menschlichen Körper implantiert werden. Hier sind die jüngsten Fortschritte bei den Neuralrekordern zu finden, die die Gehirn-Maschine-Schnittstelle der Zukunft darstellen, und auch bei hochentwickelten neuronalen Stimulatoren, wie der Sehprothese. Neben der Stimulation der menschlichen Hirnrinde hat das Netzhautimplantat in den letzten zehn Jahren ein enormes Interesse gefunden. Es ist ein komplexes Mikrosystem, das meist vollständig in den menschlichen Augapfel implantiert wird. Dort löst es durch elektrische Stimulation der Netzhaut die Lichtwahrnehmung aus. Aufgrund der erforderlichen hohen Auflösung der visuellen Wahrnehmung werden Hunderte von Stimulationsstellen benötigt. Daher ist der Einsatz hochentwickelter integrierter Elektronik für die Stromerzeugung, die Datenkommunikation, die elektrische Stimulation und mehr zwingend erforderlich.

Unsere Forschung im Bereich der biomedizinischen Elektronik konzentriert sich sowohl auf epiretinale (Gruppe Prof. Ortmanns) als auch auf subretinale (Gruppe Prof. Rothermel) Implantate.

Daneben wird auch an allgemeinen Schaltungstechniken für implantierbare Schaltungen und Systeme geforscht (Gruppe Ortmanns), darüber hinaus an neuronalen Aufzeichnungs- und Stimulationsschaltungen, elektrisch sicheren Gewebeanbindungen, Closed-Loop-Stimulationselektronik, drahtloser, stromsparender Datenkommunikation und Echtzeitsteuerung der telemetrischen Energieübertragung.

Projekte

Circuit Design for Ciliary Muscle Potential Recorder

S. Kaltenstadler: The goal of this project is to develop an integrated chip to record, filter and digitize ciliary muscle potentials. The focus is on low-power, low-area designs to enable a potential future use in medical implants ... [more]

Miniaturized Neuromodulator Platform for Biomedical Research

S. Reich, M. Sporer:  Diese Plattform bringt das Potenzial des 32NOC2022 in Ihr Labor! Bluetooth-basierte kabellose Aufzeichnung für bis zu 6 Stunden pro Batterie, präzise Zeitstempel für den Abgleich von Messdaten mit externen Stimuli sowie ein OpenEphys-Plug-in für intuitive Bedienung machen diese Plattform zu einem leistungsstarken Forschungswerkzeug ... [more]

CMOS Circuits for Multi-Channel, Bidirectional Neural Interfaces

S. Reich, M. Sporer: Bidirectional, neural interfaces are a tool which is widely used in the study of the complex interconnections between neurons within the brain. To understand the activity of neural cells, nervous tissue is first stimulated with a current or voltage signal and afterwards its electrical activity is observed ... [more]