Thiem-Research GmbH (TRS)

iCampµs2

iCampµs2

Der Innovationscampus Elektronik und Mikrosensorik Cottbus – iCampµs – will die Transformation der Lausitzer Wirtschaft mit Forschung und Digitalisierung voranzutreiben. Zielstellung ist es, mikro- und nanoelektronische Sensoren und Systeme zu entwickeln, die zu den von der europäischen Kommission definierten Schlüsseltechnologien gehören.

Das Vorhaben leistet für zukunftsweisende Anwendungen der Mikroelektronik wichtige Beiträge in den Bereichen Industrie 4.0, Kommunikationstechnologien, Künstliche Intelligenz und Smart Health.

 

iCampµs2 – Medizin-Radar

Die Thiem-Research GmbH, das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik Frankfurt/ Oder, das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration Berlin-Mitte, das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik Berlin-Adlershof und die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg sind Projektpartner im „Innovationscampus Elektronik und Mikrosensorik Cottbus“ (iCampµs). Eines der 4 Forschungsfelder des iCampµs-Vorhabens richtet sich an den Sektor Medizin/Life Science, wobei sich das Arbeitspaket 6 mit der Weiterentwicklung und medizinischen Anwendung eines medizinischen Radars befasst. 

Das Ziel des Projektes ist es, das medizinische Radar aus Phase 1 in die Anwendung am CTK zu überführen und parallel dazu das System weiter zu entwickeln, um den Anwendungsbereich zu erweitern und die Handhabbarkeit im medizinischen Gebrauch zu verbessern. Dies soll durch die Nutzung von steuerbaren Mehrkanal-Systemen zur Überwachung von Patienten aus größerer Entfernung, sowie der Auswahl von Komponenten mit einer höheren Dynamik zur Verbesserung der Robustheit der Datenextraktion erfolgen. Mit Hilfe maschineller Lernverfahren wird die Segmentierung des gefilterten Pulswellensignals in die einzelnen physiologischen Phasen des Herzschlags vorgenommen, wodurch erstmals der wichtige Parameter des Inter-Beat-Intervalls (IBI) ermittelt werden kann. 
Die Überwachung dieser Vitalparameter stellen in der medizinischen Patientenüberwachung wichtige Kenngrößen zur Einschätzung des Patientenzustandes dar. Die bisher hierfür notwendige Ableitung über Elektroden am Körper der Betroffenen und Kabel schränkt Patientinnen und Patienten in ihrer Selbstbestimmung und Lebensqualität ein. Das Medizin-Radar soll die berührungslose Kontrolle von Vitalparametern zur Sicherung der Gesundheit ermöglichen. Patienten können dabei ihre Position im Bett beliebig ändern und sich in einem von der Messapparatur abgedeckten Raum frei bewegen.

Die Thiem-Research leitet das Arbeitspaket und bringt sich mit seiner klinischen Expertise federführend bei der Spezifikation der Anwendungsfälle, sowie der Analyse und Definition von technischen und regulatorischen Anforderungen ein. Des Weiteren soll im Rahmen des Projektes eine klinische Prüfung in der kardiologischen Abteilung des CTKs erfolgen.

 

iCampµs2 – Applikationslabor µSpektrum

Optische Sensoren sind aufgrund ihrer Berührungslosigkeit, ihrer kurzen Messzeiten und ihrer guten Integrierbarkeit von besonderer Bedeutung für die Detektion und Unterscheidung verschiedener biochemischer Substanzen.

Mit optischen Verfahren wie der Raman-Spektroskopie, können Stoffgemische exakt analysiert und verschiedenste Substanzen nachgewiesen werden – dank einer Signatur, die so typisch ist wie ein Fingerabdruck. Allerdings sind diese Raman-Signale relativ schwach. Und nicht nur das, es existiert außerdem eine technische Begrenzung für den Einsatz dieser Methoden in handlichen Messsystemen unter realen Bedingungen.

Für die Anwendung im Bereich Medizinische Diagnostik / Life-Science wurde in der ersten Phase des iCampµs-Projektes am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik in Berlin, erfolgreich ein erster kompakter, spektrometerloser Raman-Sensor für Carotinoide entwickelt. Das Kernelement des Messsystems ist die Nutzung kompakter, speziell auf die Anwendung zugeschnittene Diodenlaser-basierte Lichtquellen und neuartige Filtersysteme. Mittels SERDS (Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy) lassen sich die Störeinflüsse durch Hintergrundlicht oder Fluoreszenz der untersuchten Probe von den Raman-Signaturen trennen. SERDS wird vielfältig eingesetzt, unter anderem um ausgewählte Target-Substanzen auf der menschlichen Haut, in Äpfeln oder an Bodenproben zu messen.

Die Bestimmung der Carotinoid-Konzentration (sog. Antioxidanzien) auf der Haut mittels Raman-Spektroskopie wurde bereits in verschiedenen Anwendungsszenarien und unterschiedlichen klinischen Fragestellungen in der Krebsforschung untersucht. Dies zeigt, dass die Raman-Spektroskopie in der Diagnostik von Tumorerkrankungen neben der Bestimmung verschiedener Substanzen im Gewebe einen wesentlichen Stellenwert einnehmen könnte. In wissenschaftlichen Studien wurde ermittelt, dass gesunde Kontrollpersonen höhere Carotinoid-Konzentrationen auf der Hautoberfläche aufweisen als Tumorpatienten vor Einleitung einer Chemotherapie.

Unter der Leitung der Thiem-Research GmbH erfolgt die klinische Erprobung des neuartigen, kompakten Raman-Sensors.



Förderkennzeichen

16ME0421

Gefördert durch

Welches Volumen besitzt das Projekt?

677 Tsd. Euro

Welche Laufzeit hat das Projekt?

01/2022 - 06/2024

Ansprechpartner

 Dr. Ing. Steffen Ortmann
Dr. Ing. Steffen Ortmann
Mediziniradar
 Robert Holzschuh
Robert Holzschuh
Applikationslabor µSpektrum
 Dr. rer. nat. Anne Pfennig
Dr. rer. nat. Anne Pfennig

Welche Partner arbeiten in dem Projekt zusammen?

Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg
Platz der Deutschen Einheit 1, 03046 Cottbus
Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik
Gustav-Kirchhoff-Straße 4, 12489 Berlin
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme
Konrad-Zuse-Straße 1, 03046 Cottbus
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration
Karl-Marx-Straße 69, 03044 Cottbus
Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik
Technologiepark Ostbrandenburg, Im Technologiepark 25, 15236 Frankfurt (Oder)
Thiem-Research GmbH (TRS)
Thiemstraße 111, 03048 Cottbus