Entwurfsplattform für SiP in medizintechnischen Anwendungen (ESiMED)

Das Ziel des Projektes ist eine Entwurfsplattform für System- in-Package-Produkte in medizinischen Anwendungen sowie deren Erprobung durch Demonstrator-Entwicklungen von Stent-Implantaten und Geräten zur Rehabilitation von Schlaganfallpatienten.

Moderne Elektronik bietet auch für die Medizin ein gewaltiges Anwendungspotenzial. Stärkere Individualisierung lässt sich durch mehrere Schaltkreise in einem Gehäuse (System in Package) erreichen, die so aufeinander abgestimmt sind, dass ein hochleistungsfähiges Gesamtsystem entsteht. Es erlaubt eine sehr kompakte Integration unterschiedlicher Baugruppen und schützt das geistige Eigentum eines Produktkonzepts. Davon kann besonders die Medizintechnik profitieren, deren Anwendungen verlangen, dass Sensoren, leistungsfähige Prozessoren zur Signalanalyse und in zunehmendem Maße drahtlose Schnittstellen in einem engen Bauraum integriert werden. Am deutlichsten wird dies bei Implantaten, die neben einer extremen Miniaturisierung hohe Anforderungen an Energieeffizienz und Zuverlässigkeit stellen. Für die verschiedenen Erkrankungen werden maßgeschneiderte Lösungen in jeweils kleinen und mittleren Stückzahlen benötigt, die überwiegend von kleinen und mittleren Unternehmen entwickelt und produziert werden.

Aufgrund der fehlenden Unterstützung durch Entwurfswerkzeuge und Bauteilebibliotheken können kleine Unternehmen die Vorteile der SiP-Integration heute noch nicht ausnutzen. In dem Projekt soll die technologische Basis für effizienten Entwurf und Fertigung von SiP-Produkten in der Medizintechnik vom mobilen Therapiegerät bis hin zum Implantat geschaffen werden.

Dabei sind die folgenden Hauptaufgaben zu lösen:

• Bereitstellung einer Bibliothek mit in mehreren Produkten verwendbaren Standardbausteinen (z.B. Prozessoren, Funkschnittstellen),
• ein Werkzeug zur Erstellung des SiP-Layouts, das die Einhaltung von Entwurfsregeln des SiP-Fertigers prüft,
• Ausgabeformat und Methodik, die den automatischen Transfer des SiP-Entwurfs in die Produktionsumgebung des Fertigers erlaubt.

Zur Lösung der anspruchsvollen Arbeiten arbeiten in ESiMED Entwerfer, SiP- und Gerätehersteller mit Medizinern sowie EDA Firmen und Instituten zusammen. Die Methodik wird anhand folgender Systeme mit Produktpotential verifiziert: Stentgraft-Implantate zur Behandlung von Aneurysmen der Aorta, Stent-Implantate zur Shuntversorgung bei Leberzirrhose sowie ein Gerät zur Rehabilitation von Schlaganfallpatienten.

Stichworte

• Sensor
• Signalanalyse
• Stent
• System in Package

Publikationen

• A. Reinert, J. Loitz, W. Krautschneider, D. Schroeder, Hrsg.: Forearm motor point characterization for smart electrode array shapingIn Tagungsband "BMT 2014", 2014, p. S1031 Hannover, 8.-10.2014, Hannover, Oktober 2014.Seite 1031.