Großflächiges hochauflösendes Elektrodenarray für neuronale Anwendungen

Multielektrodenarrays (MEA) sind kleine Geräte, die elektrische Signale von Nervenzellen aufnehmen bzw. Signale auf Nervenzellen übertragen können. Damit stellen sie eine neuronale Schnittstelle dar, mit der Nervenzellen mit elektronischen Schaltungen verbunden werden können. Je nach Anwendungszweck unterscheidet man implantierbare (in vivo) und nicht-implantierbare (in vitro) MEA. In vitro Arrays werden speziell für die Stimulation und die mikroskopische Beobachtung von Zell- und Gewebekulturuntersuchungen eingesetzt. In vivo Arrays verwendet man z.B. als Hirnschrittmacher zur Behandlung von Bewegungsstörungen bei Parkinsonpatienten, als Herzschrittmacher, im Cochleaimplantat, das tauben Menschen das Hören ermöglicht, sowie dem Retinaimplantat, das erblindeten Patienten wieder einen Seheindruck vermitteln kann.

Das Forschungsprojekt fokussiert auf die Verbesserung von flexiblen in vivo Arrays. Angestrebt wird eine sehr hohe räumliche und zeitliche Auflösung mit sehr guter Signalqualität, d.h. das MEA soll größer und mit deutlich höherer Elektrodendichte als bisherige großflächige MEA hergestellt werden. Ziel ist die Herstellung eines langzeitstabilen und biokompatiblen Demonstrators.

Die einzelnen Chips des MEA werden extrem dünn und damit auch flexibel hergestellt. Integriert sind Vorverstärker, Multiplexer und weitere Signalverarbeitungselemente, welche die über die Elektroden erfassten Neurosignale verarbeiten und zur Signalauswertung weiterleiten. Die Chips werden in eine Leiterplatte aus flexiblem Polyimid gefasst. Während des Projektvorhabens soll auch untersucht werden, ob Stimulationssignale direkt im Array generiert und an bestimmte Elektroden geleitet werden können.

Projektpartner

Hochschule Furtwangen (Projektleitung)
Hochschule Mannheim
Eberhardt-Karls-Universität Tübingen
Aesculap AG, Tuttlingen
Plasma Electronic GmbH, Neuenburg
Multi Channels System MCS GmbH, Reutlingen

Laufzeit: 4 Jahre, 2015 – 2019

Das Projekt wird in der Förderlinie IngenieurNachwuchs vom BMBF unter FKZ 03FH031IA5 gefördert.

Kontakt

Prof. Dr. Volker Bucher
Fakultät Mechanical and Medical Engineering
Studiendekan Mikromedizin (MZ)
07720 307 4748
Campus Schwenningen, Raum N 11.04
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