Integrierte Low-Power-Elektronik für implantierbare Mikrosensoren Phase I

Energieeffizienz und Zuverlässigkeit sind für Sensoren in zahlreichen Anwendungsfeldern von essentieller Bedeutung. Eine besondere Herausforderung stellen medizintechnische Sensoren dar, die für einen in-vivo-Einsatz gedacht sind. Neben dem erwünschten geringen Energieverbrauch sind dabei auch vielfältige Probleme zu lösen, die sich aus physiologischen Rahmenbedingungen ergeben. Der Energieverbrauch von Sensoren ist zum einen von der verwendeten Integrationstechnologie sowie von den verwendeten Schaltungskonzepten zur Messung der gewünschten Größen abhängig. Bei vorgegebener Technologie ist eine Steigerung der Energieeffizienz für integrierte Systeme daher ausschließlich über verbesserte Schaltungskonzepte zu erreichen. Bestmögliche Ergebnisse lassen sich dabei nur über die Optimierung der Wirkungskette bestehend aus Transducer, Signalaufbereitung und –verarbeitung erzielen. Ziel des Projekts ist die Etablierung einer umfassenden Expertise über energieeffiziente, integrierte schaltungstechnische Konzepte für gängige Ausleseverfahren bei medizintechnischen Sensorsystemen, im besonderen kapazitive und resistive Techniken, mit denen die Impedanz des eigentlichen Sensors bestimmt und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die speziellen Anforderungen implantierbarer Sensoren gelegt, die extrem niedrigen Energieverbrauch, gleichanteilfreie Energieversorgung und Signale sowie kompakte Bauform erfordern. Die praktische Umsetzung und Verifikation erfolgt durch Implementierungen in Form anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs) für mikromechanische Inertialsensoren und Drucksensoren. Am Ende des Projekts steht eine Bibliothek von „Best Practice“-Schaltungskonzepten, die anhand von konkreten Sensorbeispielen praktisch verifiziert wurden und auch für andere Einsatzfälle anpassbar sind. ** Diese Arbeit wird von der Europäischen Kommission durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gemäß Artikel 4 EFRE und dem Land Niederösterreich kofinanziert. Für den Inhalt dieser Publikation sind die Autoren verantwortlich.