Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie
mit Fertigungstechnologien der Mikrosystemtechnik
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Beschreibung
Die Miniaturisierung von Sensoren schreitet voran. Die Mikroelektronik eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich einer kompakten Bauform und wirtschaftlicher Technologien. Der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter der Leitung von Prof. Dr. habil. Bernhard Wolf der Technischen Universität München forscht seit vielen Jahren in diesem Bereich. Ein Beispiel stellt die Forschungsarbeit für das Projekt Medizin 4.0 dar. Mikrosensoren aus Dick- und Dünnschichttechnologien kommen im Umfeld der Ionenmessung in wässrigen Lösungen zum Einsatz. Im Trinkwasserbereich richtet sich das Augenmerk auf die Wasserhärtemessung zur Überwachung hoher Konzentrationen als Ursache für Kalkablagerungen und Nährboden für Mikroben. Eine flächendeckende Messung durch kompakte und wirtschaftliche Sensoren gewinnt an Bedeutung und leistet hier einen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität.
Aus dieser Motivation heraus hat sich der Autor das Ziel gesetzt, ein neues Sensorkonzept vorzuschlagen, zu realisieren und zu verifizieren. Diese Sensoren haben den Vorteil, dass sie ohne Reagenzien und Referenzelektroden auskommen. Solch eine ionensensitive Substratfunktionalisierung ersetzt herkömmliche ionensensitive Membranen und verringert dadurch die Anzahl der Komponenten. Dieser neue Sensor in Integralbauweise ermöglicht eine rationelle Fertigung und erleichtert die Handhabung. Teile dieser Arbeit wurden in dem Journal Sensors and Actuators B: Chemical unter dem Titel „A Novel Thin Film Impedance Ca Ion Sensor for Drinking Water“ veröffentlicht.
Die Sensoren wurden mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie charakterisiert.
Die Miniaturisierung von Sensoren schreitet voran. Die Mikroelektronik eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich einer kompakten Bauform und wirtschaftlicher Technologien. Der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter der Leitung von Prof. Dr. habil. Bernhard Wolf der Technischen Universität München forscht seit vielen Jahren in diesem Bereich. Ein Beispiel stellt die Forschungsarbeit für das Projekt Medizin 4.0 dar. Mikrosensoren aus Dick- und Dünnschichttechnologien kommen im Umfeld der Ionenmessung in wässrigen Lösungen zum Einsatz. Im Trinkwasserbereich richtet sich das Augenmerk auf die Wasserhärtemessung zur Überwachung hoher Konzentrationen als Ursache für Kalkablagerungen und Nährboden für Mikroben. Eine flächendeckende Messung durch kompakte und wirtschaftliche Sensoren gewinnt an Bedeutung und leistet hier einen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität.
Aus dieser Motivation heraus hat sich der Autor das Ziel gesetzt, ein neues Sensorkonzept vorzuschlagen, zu realisieren und zu verifizieren. Diese Sensoren haben den Vorteil, dass sie ohne Reagenzien und Referenzelektroden auskommen. Solch eine ionensensitive Substratfunktionalisierung ersetzt herkömmliche ionensensitive Membranen und verringert dadurch die Anzahl der Komponenten. Dieser neue Sensor in Integralbauweise ermöglicht eine rationelle Fertigung und erleichtert die Handhabung. Teile dieser Arbeit wurden in dem Journal Sensors and Actuators B: Chemical unter dem Titel „A Novel Thin Film Impedance Ca Ion Sensor for Drinking Water“ veröffentlicht.
Die Sensoren wurden mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie charakterisiert.
Beitrag zur Wissenschaft und Stand der Technik in der Mikroelektronik
Entwicklung, Verifikation und Beschreibung eines neuen Konzepts und Funktionsprinzips zur Messung von Kalzium und Magnesium Ionen
Beschreibung von Sensorprinzipien zur Messung von Ca und Mg Ionen
Beschreibung von Sensorsystemen in Analogie zum Organismus
Bestandteile konventioneller Sensormembranen
Terminologie in der Sensorik
Messparameter für Trinkwasser anhand der Trinkwasserrichtlinie 98/83/EWG
Charakterisierung des neuen Sensorkonzepts durch elektrochemische Impedanzspektroskopie
physikalische, chemische und optische Analyse der Sensoroberfläche, Rasterelektronenmikroskopaufnahmen
Numerische Analyse der Sensorgeometrie mit der Methode der Finiten Elemente
Biokompatibilitätsuntersuchung von Sensoroberfläche
Zukünftige Einsatzmöglichkeiten des neuen Sensors
24 Messdiagramme in Farbe und 21 Farbabbildungen
Grosses Format A4 mit 132 Seiten davon 45 in Farbe
Wissenschaftlich fundierte Entwicklung von Sensoren mit Fertigungstechnologien der Mikrosystemtechnik
Autor*in
Martin Aicher
Martin Aicher absolvierte sein Diplom als Medizintechnikingenieur an der FH Ulm im Jahr 1999 und seinen M.Sc. in Medical Engineering an der Technischen Universität München (TUM) im Jahr 2005. Seine Arbeit umfasst die Forschung von Sensoren in Mikroelektronik als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Heinz-Nixdorf Lehrstuhl für Medizinische Elektronik der TUM. Der Autor spezialisiert sich seit über 17 Jahren auf die Entwicklung von Medizinprodukten wie Implantatsysteme, Prothesen und analytische Instrumente. Ausserdem war er als Chirurgiemechaniker in der handwerklichen Fertigung von chirurgischen Instrumenten für 5 Jahre tätig. Der Autor wurde zum Dr. Ing. von der Technischen Universität München im Jahr 2017 promoviert.
Themen in »Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie«
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