Neue Datenübertragungstechnologie für Computertomographen

Zukunftscluster SEMECO

Innovationen der Medizintechnik sollen so schnell wie möglich zum Nutzen der Patientinnen und Patienten eingesetzt werden. Dafür wird jedoch ein verlässlicher Zulassungsprozess benötigt. Der Innovationszyklus für Medizintechnik dauert zunehmend länger, aufgrund immer komplexerer Systeme einerseits und immer anspruchsvollerer Zulassungsprozesse andererseits. Die Vision von SEMECO ist es, die Innovationszyklen in der Medizintechnik zu beschleunigen und die traditionelle medizinische Regulatorik durch Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) zu revolutionieren. Durch das einmalige Zusammenspiel von Messtechnik, Nachrichtentechnik und Informationsverarbeitung sollen revolutionäre smarte medizinische Instrumente und Implantate schneller entwickelt und zugelassen werden. Ein neuer Plattform-Ansatz soll für sichere und hochintegrierte cybermedizinische Mikrosysteme sorgen. (Quelle: https://www.clusters4future.de)

Innerhalb des Zukunftsclusters SEMECO werden in Umsetzungsphase I unterschiedliche Projekte bearbeitet. Das Fraunhofer IZM ist am Projekt »SEMECO - Neue Datenübertragungstechnologie für Computertomographen (A1)« beteiligt:

Im Rahmen dieses Projekts wird eine Machbarkeitsstudie zum Ersatz der Datenübertragung in Computertomographen (CT) mittels mechanisch aufwändiger Schleifringe durch eine skalierbare drahtlose Datenübertragung durchgeführt. Dies wird revolutionäre Datenraten für neue Sensorgenerationen und eine Verringerung der mechanischen Präzisionsanforderungen sowie der Scanzeiten ermöglichen. Durch drahtlose Lösungen können CT-Scanner eine höhere Zuverlässigkeit erreichen, was zu einer längeren Lebensdauer des Geräts führen kann. Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojekts werden der drahtlose Kanal unter Berücksichtigung von Anwendungsfällen, die aktiven und passiven Hardware-Entwicklungsoptionen, die eine solch hohe Datenrate ermöglichen, sowie die Stabilität solcher Systeme erforscht. Neue Konzepte für die Integration von Transceiver und Antenne werden entwickelt, um eine maximale Datenrate von 100 Gbit pro Sekunde zu erreichen. Modellierungsdaten für die Kanalumgebung werden bereitgestellt, um die Kanalauswirkungen zu berücksichtigen. Am Ende dieses Projekts wird ein Kommunikationsprototyp entwickelt.

Begleitende Aufgaben:

• Mitwirkung an der Erstellung des Systemkonzepts und der Architektur: hier liegt der Fokus auf Packagingkonzepten und einem Szenario für die Antennenintegration

Kernaufgaben:

•  Leitung und Mitbearbeitung AP5 »Demonstratorentwurf Entwicklung von Schaltkreisen und geeigneten Integrationsansätzen«
• Beteiligung an der Realisierung des Antennendesigns
• Planung verschiedener Technologiekonfigurationen und -prozessen für die Antennenfertigung
• Herstellung des Antennendemonstrators auf Wafer-Basis und die dazu notwendigen Masken für fotolithografische Metall/ Dielektrikum BEOL Schichten
•  Erarbeitung von Metallstack-Varianten, welche später für die Realisierung der Antenne in BEOL-Schichten technologisch eingesetzt werden können
• Anpassung bzw. Wntwicklung von Prozessen für die lithographische oder RDL-Schichten: Beschichtung mit Polymer od. anderem Dielektrikum, Strukturierung mit Lithografie, ECD Abscheidung Cu, finale Prozessierung der Bondpads
•  Demonstrator-Charakterisierung: laterale Vermessung der Strukturen, Schliff- und/od. REM Inspektion
• Evaluierung: Überprüfung der entwickelten Lösungsansätze hinsichtlich ihrer Eignung für die Nutzung in einem zukünftigen medizinischen Computertomographen