Media Mind, Elektrotechnik und Elektronik by media mind GmbH & Co. KG

Elektrotechnik und Elektronik in Bayern PROFILE PORTRÄTS PERSPEKTIVEN

SONDERTEIL SENSORIK

Mediathek â&#x20AC;&#x201C; Tiefer Einblick in aktuelles Wissen ...

... fĂźr Innovationen von morgen Bildquelle: Fotolia IV

Ihr Direkteinstieg zu Trends in zehn Technologien und Branchen.

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Editorial Hohe Innovationsdynamik in Bayerns Elektroindustrie Elektrotechnik und Elektronik sind Schlüsseltechnologien für nachhaltiges Wachstum in Bayern.

welche neue Chancen sich für Hersteller und Anwender elektrischer Antriebssysteme ergeben.

Sie bieten hervorragende Perspektiven auf den Gebieten Forschung und Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Dienstleistungen.

„Elektrotechnik und Elektronik in Bayern“ gibt Antworten auf aktuelle und innovative Themen!

Die Sensorikkompetenz erfährt dabei eine besondere Ausprägung. In der Wirkung ist sie ein Innovationstreiber ersten Ranges und bedient Anwenderbranchen wie Automobil, Medizin, Umwelt u. a. Für die großen Zukunftsaufgaben in den Bereichen Energie, Mobilität und Gesundheit sind bayerische Produkte und Dienstleistungen vorbildlich und weltweit gefragt. Entnehmen Sie folgenden Beiträgen welche optimierten Analysemethoden für die Halbleiterelektronik hilfreich sind, wo Unternehmensvernetzung, Innovationsund Kompetenzförderung strategisch genutzt und Synergien erhöht werden können, wie Leiterbahnen und Sensoren für bioelektronische Chips einsetzbar sind,

Walter Fürst, Geschäftsführer

Impressum: Herausgeber:

media mind GmbH & Co. KG. Volkartstr. 77, 80636 München Telefon: 0 89 / 23 55 57-3 Telefax: 0 89 / 23 55 57-47 ISDN (MAC): 0 89 / 23 55 57-59 E-mail: mail@media-mind.info www.media-mind.info

Verantwortlich:

Walter Fürst, Jürgen Bauernschmitt

Gestaltung + DTP

Jürgen Bauernschmitt

Druckvorstufe:

media mind GmbH & Co. KG.

Verantwortl. Redaktion: Ilse Schallwegg Druck:

Druckerei Frischmann, Amberg

Erscheinungsweise:

1 mal jährlich

Editorial

Vorwort

Bertram Brossardt

Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.

Energierationalität für ein ressourcenschonendes Energiesystem Autor: Dipl.-Volksw. Jochen Habermann Forschungsstelle für Energiewirtschaft

Wirtschaftsstandort Bayern

Bayern – Partner der Welt und Wirtschaftsstandort mit Zukunft Kontakt: media mind GmbH & Co. KG

Raster-SondenMikroskopie

Raster-Sonden-Mikroskopie, Analyseverfahren für die Halbleiterelektronik Autoren: Prof.-Dr.-Ing. Günther Benstetter, Prof. Dr. Werner Frammelsberger, Hochschule Deggendorf

MTS Systemtechnik GmbH

Inhaltsverzeichnis

MTS Systemtechnik GmbH liefert maßgeschneiderte Lösungen Kontakt: MTS Systemtechnik GmbH

Produktion elektrischer Antriebe

Neue Chancen für Hersteller und Anwender elektrischer Systeme Autor: Dipl.-Ing. Alexander Kühl Friedrich -Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

MASCHINENFABRIK

REINHAUSEN GMBH

Maschinenfabrik Reinhausen: Erfolg in globalen Nischen der Energietechnik Kontakt: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN GMBH

Sonderteil

Sensorik

media mind motion

Bayerisches Clustermanagement

Sensorik

Sensorik Kompetenznetzwerk Kontakt/Ansprechpartner: Dr. Hubert Steigerwald Strategische Partnerschaft Sensorik e.V. Bayerisches Clustermanagement Sensorik

Bioelektronische

Sensorchips

„Geschüttelt, nicht gerührt!“ Inkjet-Druck von bioelektronischen Sensorchips Autoren: N. Mzoughi, M. Remm, B. Neumann, H. Grothe, Prof. Dr. rer. nat. B. Wolf, Heinz Nixdorf-Lehrstuhl

MICRO-EPSILON Messtechnik GmbH & Co. KG

Weltweit führend – Sensoren, Messsysteme und Prüfanlagen Kontakt: MICRO-EPSILON Messtechnik GmbH & Co. KG

Elektronik

Elektronik@Medizin = Medizinelektronik Kontakt: M.A. Karolin Herzog, Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Wolf, TU München, Heinz-Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik

VISION ENGINEERING LTD.

Digitale Handlupe für die portable Inspektion Autor: Stefan Summer, Central Europe Marketing Manager VISION ENGINEERING LTD.

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4. US

Vorreiter in Forschung und Entwicklung Die deutsche Elektrotechnik- und Elektronik-

Freistaat,

was

Weltmarkt

gefragt

ist.

Industrie ist ein Wachstums- und ein Jobmotor.

Andererseits zeichnen sie sich durch ihre Effizienz

Dabei spielt der Standort Bayern für die Branche

bei der Entwicklung und Produktion sowie ihre

eine erhebliche Rolle: Im Freistaat erwirtschaftet sie

hohen Qualitätstandards aus. Schließlich ist Bayern

einen Großteil ihres Umsatzes. Nach dem Fahr-

bekannt für seine stark prozessoptimierten und

zeugbau belegte die bayerische Elektrotechnik- und

flexiblen Produktionssysteme. Durch die vielfäl-

Elektronik-Industrie mit einem Gesamtumsatz von

tigen Kooperationsmöglichkeiten mit Dienstleis-

63 Milliarden Euro im Jahr 2011 Platz zwei der

tungsunternehmen können die Unternehmen der

gewichtigsten Industriezweige. Bei der Beschäf-

Nachfrage

tigung lag sie mit rund 215.000 Arbeitnehmern sogar

lösungsangeboten und einer intelligenten Ver-

auf der Spitzenposition.

knüpfung von industriellem Produkt sowie ergän-

nach

individualisierten

Problem-

zenden Services nachkommen. Mit ihrem starken Fokus auf Forschung und Entwicklung sowie auf den Außenhandel steht die

Zur Stärkung des Industrie- und damit auch des

Elektrotechnik- und Elektronik-Industrie in Bayern

Elektrotechnik- und Elektronik-Standorts Bayern

gut da. Wirft man einen Blick auf die Exportzahlen

trägt auch die Staatsregierung bei. Zum Beispiel för-

wird die internationale Rolle der Branche deutlich:

dert sie mit der so genannten „Cluster Offensive“ die

So hat die bayerische Elektronik-Industrie 2011

Vernetzung verschiedenster Akteure und bringt

Waren im Wert von fast 28 Milliarden Euro expor-

Unternehmen,

tiert. Der Anteil deutscher Unternehmen bei

zusammen.

Dienstleister

und

Kapitalgeber

Produkt-Neueinführungen der gesamten Branche liegt bei gut 80 Prozent. Die Betriebe setzen mit

Die Aussichten der bayerischen Elektrotechnik-

ihren Innovationen Trends – ob für den Bereich

und Elektronik-Industrie sind mehr als gut. Mit

Embedded Systems, für die Elektromobilität, für die

ihrem Anspruch an Qualität und Leistung sowie

Gesundheitsinfrastruktur, für Smart Grids oder Smart

ihrer Innovationsfähigkeit erfüllt sie die besten

Home, Energieeffizienz oder in der Unterhal-

Voraussetzungen,

tungselektronik.

Exportgeschäft tätig und besonders in den Emerging

weiter

boomenden

Markets erfolgreich zu sein. Bayern bietet für innovationsstarke Unternehmen leistungsfähige Rahmenbedingungen und eine gute Unternehmenskultur. Einerseits durch die zahlreichen Lehr- und Forschungseinrichtungen. Im Verbund mit ihnen entwickeln die Betriebe im

Bertram Brossardt Hauptgeschäftsführer der vbw – Vereinigung der Bayerischen Wirtschaft e. V. und der bayerischen Metall- und Elektro-Arbeitgeber bayme vbm

Die Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE) wurde 1949 gegründet. Als neutrale Institution befassen wir uns auf wissenschaftlicher Grundlage mit energietechnischen und energiewirtschaftlichen Themen, insbesondere auf dem Gebiet der Energieanwendung. Wir erstellen Studien zu aktuellen Fragestellungen des Energiesektors, wie Mobilität Industrielle Anlagen und Prozesse Erzeugung und Markt Speicher und Netze Ressourcen und Klimaschutz Gebäude und Geräte Als gemeinnütziger Verein hat die FfE viele Mitglieder aus Energiewirtschaft, Industrie, Wissenschaft und Verwaltung sowie Privatmitglieder. Sie ist seit Jahrzehnten kompetenter Ansprechpartner für Energieversorger, Industrie, Landes- und Bundesministerien, Kommunen und Planer – in allen Fragen der Energieerzeugung, -verteilung und -anwendung. Derzeit beschäftigt die FfE etwa 40 Mitarbeiter und Studenten. Eines unserer Satzungsziele ist die Aus- und Weiterbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses in Deutschland; wir betreuen Diplom-, Bachelorund Masterarbeiten verschiedener technischer Studienrichtungen.

Abb. 1: Forschungsgebiete der FfE e.V.

Energieeffizienz und erneuerbare Energien im Wettbewerb Bereits seit 1977 veranstaltet die FfE im zweijährigen Rhythmus eine Fachtagung, die sich mit aktuellen Themen der Energieversorgung auseinandersetzt. Unsere diesjährige Fachtagung steht unter dem Motto „Energieeffizienz und erneuerbare Energien im Wettbewerb – der Schlüssel für eine Energiewende nach Maß“ und zieht zwei Jahre nach den politischen Beschlüssen zur Energiewende eine Bilanz. Neben den Schwerpunkten Steigerung der Energieeffizienz, erneuerbare Energien, Netze, Speicher und Kapazitätsmarkt wird auch die europäische

Bedeutung des deutschen Energiekonzeptes thematisiert. Welcher Deckungsanteil regenerativer Energien ist kostenoptimal, wo sind Effizienzsteigerungen wirkungsvoller? Sind die ambitionierten Ziele des Energiekonzeptes sinnvoll und noch zu erreichen? Antworten auf diese und weitere Fragen werden Sie auf der FfE-Fachtagung vom 29.-30. April 2013 in der Residenz München finden. Weitere Informationen demnächst unter: www.ffe.de/fachtagung2013 Autor: Dipl.-Volksw. Jochen Habermann

Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.

Abb. 2: Die letzte FfE-Fachtagung fand 2011 gemeinsam mit dem Symposium der Bayerischen Akademie der Wissenschaften statt

Am Blütenanger 71 80995 München Tel: +49 (0)89 158 121-63 Fax: +49 (0)89 158 121-10 E-mail: JHabermann@ffe.de www.ffe.de

Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.

Energierationalität für ein ressourcenschonendes Energiesystem

Bayern – Partner der Welt und Wirtschaftsstandort mit Zukunft

Wirtschaftsstandort Bayern

Der Freistaat Bayern zählt heute zu den wirtschaftsstärksten Regionen in Europa. Dank einer offensiven Wirtschaftspolitik und einer erstklassiken Infrastruktur ist und bleibt Bayern ein Standort mit Zukunft. Für nahezu alle Branchen existiert ein produktives Netz aus „Global Playern“ und eine breite Schicht leistungsfähiger kleiner und mittlerer Unternehmen zur Sicherung von Wachstum und Beschäftigung.

Der Freistaat Bayern ist mit über 70.000 km2 das größte, mit 12,4 Mio. Einwohnern nach Nordrhein-Westfalen das zweitgrößte Bundesland in Deutschland. Neben den unstrittigen Vorteilen als Lebens- und Freizeitstandort genießt Bayern vor allem als High-Tech- und Dienstleistungsstandort weltweit einen ausgezeichneten Ruf. Im europäischen Vergleich werden bei nahezu allen gesamtwirtschaftlichen Daten Spitzenwerte erzielt.

Der Freistaat Bayern ist flächenmäßig das größte, gemessen an den Einwohnern nach Nordrhein-Westfalen das zweitgrößte Bundesland in Deutschland

Bewährtes Element „Clusterpolitik“

Erfolgreiche Aufholjagd In einer beispiellosen Aufholjagd hat sich Bayern seit dem Ende des Zweiten Weltkriegs vom Agrarstaat mit überdurchschnittlich hoher Arbeitslosigkeit und unterdurchschnittlicher Wertschöpfung zu einem wirtschaftlichen Kraftzentrum ersten Ranges entwickelt. Eine im bundesdeutschen Vergleich niedrige Arbeitslosenquote, ein deutlich höherer Anteil an Selbstständigen und eine starke Zuwanderung vor allem in den letzten zehn Jahren belegen diese Aussage. Mit dem rasanten Aufschwung Bayerns ging eine überdurchschnittliche Beschäftigungs-

Freisetzung marktwirtschaftlicher Dynamik zugunsten von mehr Wachstum und Beschäftigung Unterstützung der Wirtschaft im Strukturwandel auf der Linie „neue Produkte, neue Betriebe, neue Märkte“ Weiterer Auf- und Ausbau der Infrastruktur Unter dem Motto „Sparen — Reformieren — Investieren“ werden Staat und Verwaltung in Bayern fit für die Zukunft gemacht.

Deutschland und Bayern

dynamik einher. So wuchs die Zahl der sozialversicherungspflichtig Beschäftigten um knapp ein Viertel und damit wesentlich stärker als in allen anderen Bundesländern.

Offensive Wirtschaftspolitik Im Rahmen einer offensiv geprägten Wirtschaftspolitik verfolgt die bayerische Staatsregierung vier strategische Hauptziele: Kostenentlastung der Wirtschaft im globalen Wettbewerb

Hierbei handelt es sich um die nächste, konsequent auf die „HighTech-Offensive“ und die Offensive „Zukunft Bayern“ folgende Stufe offensiver bayerischer Innovationspolitik. Durch die Clusterpolitik wird das bestehende Angebot an staatlichen Maßnahmen zur Innovationsförderung durch die Organisation der Netzwerkbildung von Wirtschaft und Wissenschaft ergänzt. Grundsätzlich lassen sich die Cluster unterteilen in High-Tech-Cluster z. B. Biotechnologie, Luftund Raumfahrt, Medizintechnik, Umwelttechnologie

Wirtschaftsstandort Bayern

Europäisches Patentamt

Nürnberg

Produktionsorientierte Cluster z. B. Automotive, Energietechnik, Logistik, Sensorik Querschnittstechnologien z. B. Nanotechnologie, Neue Werkstoffe, Mechatronik Mit der Clusterpolitik sollen Impulse gesetzt werden, um die Dynamik zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu intensivieren und Kooperationsmöglichkeiten zu optimieren.

Für die Zukunft gerüstet Die Struktur der bayerischen Wirtschaft ist robust und zukunftsorientiert. Ein produktives Netz aus „Global Playern“ und eine breite Schicht leistungsfähiger kleiner und mittlerer Unternehmen in Industrie, Handwerk und Dienstleistungsgewerbe sichert wirtschaftliche Stärke. Im Industriebereich dominieren

Wieskirche

Flughafen München

Messe München

Branchen wie Automotive und Maschinenbau, Bio- und Medizintechnik sowie Energie- und Verkehrstechnik. Im Dienstleistungssektor nimmt Bayern als Versicherungs-, Banken- und Börsenplatz in Deutschland Spitzenplätze ein. Die Infrastruktur ist in den Schlüsselbereichen Verkehr, Energie und Telekommunikation erstklassik. Die große Zahl ausländischer

Unternehmen, die sich in den letzten Jahren und Jahrzehnten im Süden Deutschlands niedergelassen haben, beweist die hohe Attraktivität Bayerns als internationaler Innovationsstandort für hochwertige Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten und Produktionen. Last but not least verfügt Bayern über eine Vielzahl attraktiver „weicher“ Standortfaktoren: ein Kulturangebot von Weltrang, intakte Umweltbedingungen, einen hohen Freizeitwert, Weltoffenheit, innere Sicherheit sowie soziale und politische Stabilität.

Quelle: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie

Raster-Sonden-Mikroskopie Analyseverfahren für die Halbleiterelektronik Eine erfolgreiche Entwicklung und Fertigung von elektronischen Bauteilen und Systemen erfordert leistungsfähige und kontinuierlich optimierte Analysemethoden. Viele der notwendigen Analyseverfahren sind aufgrund der hohen Personal- und Sachaufwendungen mittlerweile so aufwändig geworden, dass sie von einzelnen Industrieunternehmen und KMUs (kleinen und mittleren Unternehmen) nicht mehr in Eigenregie getragen werden können. Die Arbeitsgruppe Mikro- und Nanoanalytik an der Hochschule Deggendorf trägt der Entwicklung Rechnung. Das Grundkonzept der Arbeitsgruppe liegt in dem Ansatz, innovative Analyseverfahren, die ein hohes Know-how und eine kontinuierliche Weiterentwicklung benötigen, an der Hochschule zu konzentrieren und Unternehmen und Forschungseinrichtungen als Entwicklungs- und Dienstleistungspartner zur Verfügung zu stehen. Die RasterSonden-Mikroskopie spielt dabei aufgrund ihrer extrem hohen Auflösung, ihres weiten Anwendungsspektrums sowie ihres enormen Entwicklungspotenzials eine zentrale Rolle.

Raster-Sonden-Mikroskopie

Einleitung Der weltweite Halbleitermarkt wird voraussichtlich im Jahre 2012 ein Volumen von knapp über 300 Milliarden US Dollar haben [1]. Der Marktanteil von integrierten Schaltungen (ICs) liegt bei 81,7% des Marktvolumens. Der Anteil an ICs setzt sich zusammen aus 82,7% digitale ICs und 17,3% analoge ICs. Diskrete Halbleiterbauelemente (6,8%), optische Halbleiter (ca. 8,7%) sowie Sensoren und Aktoren (ca. 2,8%) haben einen Marktanteil von zusammen etwa 18,3%. Betrachtet man durchaus unterschiedliche Teilbereiche der Halbleiterelektronik wie beispielsweise die Mikro- und Nanoelektronik, die Leistungselektronik oder die Optoelektronik, so zeigen sich schnell gemeinsame Herausforderungen:

Strukturen und Bauelemente müssen kontinuierlich leistungsfähiger und kompakter werden. Sie sollen neue Anwendungsgebiete erschließen und gleichzeitig kostengünstig und in hohen Stückzahlen zu fertigen sein. Dazu werden neue Materialien und Funktionselemente eingesetzt, gleichzeitig müssen Qualitäts- und Zuverlässigkeitsanforderungen eingehalten oder verbessert werden. Daraus erwachsen vielfältige Anforderungen an moderne Analyseverfahren. Auf der einen Seite müssen sie Schritt halten mit der rapiden Strukturverkleinerung, die vor allem die Siliziumtechnologie vorgibt. Auf der anderen Seite müssen neue Materialien mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften charakterisiert werden. Das Spektrum reicht

von organischen Halbleitermaterialien mit weichen Oberflächen bis zu harten und ultraharten Halbleitern wie Galliumnitrid oder Siliziumcarbid. Nicht zuletzt die vieldiskutierte Energiewende forciert den Einsatz der beiden letztgenannten Materialien als vielversprechende Grundmaterialien für leistungselektronische Bauelemente. Neben der Erfassung der Topographie müssen auch verschiedene physikalische oder chemische Eigenschaften der Halbleiterstrukturen vermessen werden. Dazu eignet sich insbesondere die Raster-Sonden-Mikroskopie, die mit ihren vielfältigen Verfahren eine große Bandbreite an Methoden für die Erforschung, Entwicklung und Analyse von Halbleiterbauelementen und Materialien besitzt [2, 3, 4, 5, 6, 7].

Raster-Sonden-Mikroskopie

Abb. 1: Grundprinzip eines AFM mit zusätzlichem Applikationsmodul zur Strommessung (Conductive-AFM) [10]

Raster-Sonden-Mikroskopie Prinzipien Alle Methoden der Raster-Sonden-Mikroskopie beruhen auf demselben Prinzip. Die zu untersuchende Probe wird mittels einer Sonde bzw. Messspitze mit einem Radius von nur wenigen Nanometern bis zu mehreren zehn Nanometern in einem Raster aus Zeilen und Messpunkten je Zeile abgetastet. Im einfachsten Fall ist ein hochauflösendes Bild der Probentopographie das Ergebnis. Es lassen sich im Wesentlichen zwei Gruppen von Raster-Sonden-Mikroskopen unterscheiden. Das Raster-Tunnel-Mikroskop (Scanning Tunnelling Microscope, STM) [8] und das Raster-KraftMikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) [9].

Abb. 2: Hochauflösende Platin-Messsonde mit einem Spitzenradius unter 8 nm. Dies entspricht etwa dem 10.000 Teil des Durchmessers eines menschlichen Haares [11]

Das Prinzip des Raster-TunnelMikroskops beruht auf der Auswertung eines elektrischen Tunnelstroms zwischen Sonde und Probe. Beide müssen leitfähig sein und sich im Hochvakuum befinden. Der Tunnelstrom ist abhängig vom Abstand zwischen Spitze und Probe und wird während der Messung konstant gehalten. Die Funktion des AFM beruht auf der Kraftwirkung zwischen Rastersonde und Probe. Die wirkende Kraft wird detektiert und zur Einstellung des Abstandes zwischen Spitze und Probe sowie zur Generierung des Topographiesignals genutzt. Das AFM benötigt im Gegensatz zum STM kein Vakuum als Messumgebung

Abb. 3: Grundlegende AFM Mess-Modi

und die Topografiemessung kann auch mit nicht leitfähigen Spitzen und Proben durchgeführt werden. Der prinzipielle Aufbau eines AFM ist im Bild 1 zu sehen [10]. Die Rastersonde (Bild 2) befindet sich am Ende eines Hebelarms (engl. Cantilever), der sich aufgrund der Kraftwechselwirkung zwischen Rastersonde und Probe verbiegt [11]. Auf die Rückseite des Cantilevers wird ein Laserstrahl gerichtet, der hier reflektiert und durch ein Spiegelsystem auf einen Detektor gelenkt wird. Die Detektorsignale steuern über einen Rückkoppelmechanismus einen Piezo an, mit dessen Hilfe die Sonde in vertikaler und horizontaler Richtung gegenüber der Probe positioniert wird. Das

11 Topographiesignal wird aus der Auslenkung des Cantilevers bzw. aus dem Höhensignal an den Piezo generiert. Das AFM stellt drei fundamentale Messmodi zur Verfügung. Die Spitze ist entweder direkt in Kontakt mit der Oberfläche (KontaktModus, Contact-Mode, ContAFM) oder sie wird im Abstand von einigen zehn Nanometern über die Oberfläche geführt (Non-Contact-Mode, NC-AFM) (Bild 3). Cont-AFM hat ein sehr gutes Signal-Rauschverhältnis, weist aber einen hohen Verschleiß der Spitze auf und kann ggf. auch die Probe beschädigen. Beim NCAFM gibt es weder einen Verschleiß der Spitze noch eine Beschädigung der Probe, aber das Signal-Rausch-Verhältnis ist erheblich schlechter. Eine dritte Methode liegt genau dazwischen und vereint die Vorteile beider Methoden. Es ist dies IC-AFM (IC-Modus, Intermittent-ContactMode) (Bild 3). Dabei wird die Spitze nahe ihrer Resonanzfrequenz (60-450kHz) betrieben und ist deshalb am Ende der Bewegung in Richtung der Oberfläche nur sehr kurz in Kontakt mit der Probenoberfläche. Dadurch wird der Verschleiß der Spitze im Vergleich zum Contact-Mode vermindert, gleichzeitig erhält man ein deutlich höheres Signal-Rauschverhältnis als beim Non-Contact-Mode. Für Raster-Sonden-Untersuchungen im Bereich der Halbleiterbauelemente und –Materialien werden bevorzugt AFM basierte Verfahren und Methoden eingesetzt, da sie weder eine aufwändige Vakuumumgebung benötigen, noch auf die Verwendung leitfähiger Sonden und Proben limitiert sind. Zudem stehen vielfältige Messmodi zur Verfügung [2, 3, 4, 5, 6]. Bild 4 zeigt ein modernes Raster-Kraft-Mikroskop [12], das an der Hochschule Deggendorf zum Einsatz kommt. Nachfolgend werden einige Anwendungen der Raster-Kraft-Mikroskopie vorgestellt.

Raster-Sonden-Mikroskopie

Abb. 4: Raster-Kraft-Mikroskope Dimenson ICON, Bruker Corporation [12], mit angebautem Stromsensor und verschiedenen Proben auf dem runden Messtisch

Raster-Sonden-Mikroskopie in der Siliziumtechnologie In der Halbleiteranalyse im Allgemeinen und in der Siliziumtechnologie im Besonderen spielt die Ladungsträgerverteilung in den Bauteilstrukturen eine entscheidende Rolle. Ein gängiges Prinzip zur Messung der Ladungsträgerverteilung mit dem Raster-Sonden-Mikroskop beruht auf der Kapazitätsmessung zwischen Spitze und Probe. Standard Scanning-CapacitanceMicroscopy (Standard-SCM) [6, 13] ist ein elektrisches Messverfahren im Kontakt-Modus und benötigt eine leitfähige Spitze sowie ein zusätzliches elektronisches Applikationsmodul zur Signalerzeugung

und Detektion. Topographie und Kapazitätssignal werden simultan aufgezeichnet. Bild 5 zeigt ein Beispiel der Überlagerung der Topographie mit einem zweidimensionalen Ladungsträgerprofils [2]. Standard-SCM zeigt jedoch bislang noch Schwächen bei der exakten Lokalisierung von pnÜbergängen. Außerdem ist die metallbeschichtete Spitze einem hohen Verschleiß ausgesetzt, weil Standard-SCM im KontaktModus arbeitet. Die Metallschicht auf der Spitze reibt sich vergleichsweise schnell ab und die Messung wird unsicher und instabil. Des Weiteren kontaminiert der Abrieb die Probenoberfläche und die Spitze kann sogar auf-

grund der hohen Drücke die Oberfläche beschädigen. Die Nachteile von Standard-SCM können weitgehend durch ein neues, an der Hochschule Deggendorf entwickeltes Verfahren umgangen werden. Das neue Verfahren basiert ebenso auf dem Prinzip der Kapazitätsmessung, arbeitet aber im Gegensatz zu Standard-SCM praktisch verschleißfrei im IC-Modus. Die Methode heißt deshalb auch ICSCM [14] und grenzt sich im Bezug zu Standard-SCM dahingehend ab, dass kein ständiger Kontakt zwischen Messsonde und Probe besteht. Durch die weitgehende Eliminierung der lateralen Kräfte zwischen Rastersonde und Probenoberfläche lässt sich das Spektrum der zu analysierenden Werkstoffe von sehr weichen bis zu ultraharten Materialien erweitern ohne die Probenoberfläche oder die Rastersonde zu schädigen. Neben dem Vorteil des praktisch verschleißfreien Messens hat ICSCM auch eine verbesserte Ortsauflösung gegenüber StandardSCM (Bild 6). Außerdem eröffnet IC-SCM die Möglichkeit zwischen Metall- und Halbleiterstrukturen zu unterscheiden. Dies ist wichtig, weil neben der Ladungsträgerverteilung die exakte Lage von Metallisierung und Kontaktierung der Halbleiterstruktur entscheidend für die zuverlässige Funktion des Bauteils ist. In Bild 7 ist im IC-SCM-Bild die Metallisierung deutlich zu erkennen, im Kontakt-SCM-Bild (Standard-SCM) ist dies nicht der Fall.

Raster-Sonden-Mikroskopie zur Analyse neuer Materialien

Abb. 5: Überlagerung eines zweidimensionalen Ladungsträgerprofils mit der Topographie einer Speicher- Zelle, aufgenommen mit Standard-SCM [2]

Organische Halbleiter Derzeit entstehen neue Massenmärkte für dünne und flexible elektronische Komponenten, die unter dem Sammelbegriff „Gedruckte Elektronik“ zusammengefasst werden können. Durch den einfachen Aufbau, z.B. auf Poly-

Raster-Sonden-Mikroskopie

Abb. 6: Raster-Kapazitäts-Mikroskopie an Halbleiterstrukturen:Vergleichende Aufnahmen des herkömmlichen Kontakt-SCM und des an der HDU Deggendorf entwickelten neuen Verfahrens (IC-SCM). Es zeigt sich eine erhöhte Ortsauflösung im Kapazitätsbild [14]

estersubstraten, können diese Komponenten preiswert in Verpackungen und anderen Erzeugnissen integriert werden. Beispielsweise finden „RFID“ (Radio Frequency Identifikation)-Markierungen Anwendungen zur

Lichtmikroskopiebild eines einfachen organischen Feldeffekttransistors (OFET) [15]. Das Raster-Sonden-Mikroskop kann zur hochauflösenden elektrischen Charakterisierung von organischen Filmen sehr gut ein-

Abb. 7: Querschliff einer Halbleiterstruktur. Aufbau a) und Vergleich zwischen IC-SCM-Bild b) und Kontakt-SCM-Bild c) [14]

kontaktlosen Identifizierung von Produkten. Aber auch sogenannte „Smarte Objekte“, die als kombinierte Systeme aus verschiedenen Komponenten der Polymerelektronik bestehen, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Ein zentrales Kernstück dieser Systeme sind Feldeffekttransistoren aus organischen Materialien. Bild 8 zeigt das

Abb. 8: Lichtmikroskopbild eines Organischen Feldeffekttransistors (OFET)mit einer Kanalbreite von 10 µm [15]

gesetzt werden [16]. Dies ist wichtig, weil die Homogenität der organischen Schicht auf Nanometer-Ebene eine wichtige Rolle

13 spielt und beispielsweise Alterungsmechanismen, die die Funktion der Komponenten mit der Zeit beeinträchtigen, noch nicht oder nur teilweise verstanden sind. Bild 9 zeigt die Topographie und das Tunnelstrombild des organischen Halbleiters Pentacene [15]. Zwischen den Körnern zeigt sich im Tunnelstrombild (rechts) ein erhöhter Stromfluss (dunkle Stellen). Bei organischen Schichten ist zu beachten, dass diese vergleichsweise weich sind und AFM-Methoden im KontaktModus nicht oder nur bedingt zur Charakterisierung geeignet sind. Bild 10 zeigt, dass hohe laterale Kräfte zu einem ungewollten Abtrag der organischen Schicht führen können und damit die Messung negativ beeinflussen [17]. Aus diesem Grund wurde Bild 9 mit Torsional-Resonance-Tunneling-AFM (TR-TUNA) [18] aufgenommen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Tunneling-AFM (TUNA) [19] bzw. ConductiveAFM (C-AFM) [20], das im Kontakt-Modus arbeitet und zur Aufnahme von Bild 10 verwendet wurde, ist die Beeinflussung der organischen Schicht mit TRTUNA vernachlässigbar. Ebenso wie TR-TUNA kann ICSCM, das bereits im vorherigen Abschnitt beschrieben wurde, auch bei Polymer Filmen eingesetzt werden [16]. Ein Beispiel

Abb. 9: Topographie (links) und Tunnelstrombild (rechts) des organischen Halbleiters Pentacene. Zwischen den Körnern zeigt sich ein erhöhter Stromfluss [15]

Raster-Sonden-Mikroskopie

Abb. 12: Prinzipieller Aufbau von IC-AFM (links) und TR-TUNA (rechts) am Beispiel von Anwendungen an organischen Halbleitern. Links wird eine P3HT Schicht untersucht, ein organischer p-Halbleiter, während rechts ein organischer Isolator untersucht wird [16] Abb. 10: Topographiebild einer P3HT Schicht nach einer AFM Messung im Kontaktmodus. An den Umkehrpunkten der Sonde am linken und rechten Rand der Scan-Fläche (rot gekennzeichnet) sind Materialanhäufungen zu beobachten [17]

wird in Bild 11 gezeigt. Dadurch, dass die Spitze nicht dauernd in Kontakt mit der Oberfläche der Probe ist, werden bei IC-SCM laterale Kräfte weitgehend eliminiert und die Beeinflussung der Probenoberfläche minimiert. Selbst nach mehreren Durchläufen der Messung sind Verschleißerscheinungen von Messspitze und Probe praktisch nicht erkennbar. Das Funktionsprinzip von CAFM ist im Bild 1 zu entnehmen, während in Bild 12 die Prinzipien von IC-AFM und TR-TUNA in Zusammenhang mit organischen Schichten dargestellt sind. Zur Messung elektrischer Größen ist eine entsprechende Spannungsbzw. Stromquelle sowie eine Auswerteelektronik erforderlich. Quel-

len und Auswerteelektronik sind jeweils in speziellen Applikationsmodulen zusammengefasst. Halbleiter der Leistungs- und Optoelektronik Neben dem Silizium als geläufigstem Ausgangsmaterial für Stan-

Bedeutung. Die Gründe dafür sind vielfältig und liegen u.a. in der hohen Temperaturbeständigkeit, der hohen Packungs- und Leistungsdichte bei geringen Verlustleistungen sowie - insbesondere beim GaN – in höheren Schaltfrequenzen. Galliumnitrid

Abb. 13: Topographie (links) und Tunnelstrombild (rechts) einer epitaktisch gewachsenen GaN Schicht zeigt die Wachstumsterrassen sowie den Zusammenhang zwischen Oberflächen-Fußpunkten von Versetzungen und Strom-Leckpfaden, simultan bestimmt durch PeakForce TUNA [17]

dard-ICs, gewinnen in der Leistungselektronik zunehmend die Materialien Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) an

Abb. 11: C-SCM Bild einer P3HT Schicht (Dicke 10nm).IC-SCM ermöglicht die simultane Darstellung der Topographie (links) und der zweidimensionalen Kapazitätsverteilung (rechts) [16]

wird bereits seit vielen Jahren erfolgreich in der Optoelektronik als Basismaterial für LED (Light Emitting Diode) und Halbleiterlaser eingesetzt. Im Vergleich zum Silizium weisen die Ausgangsmaterialien noch eine signifikant höhere Defektdichte auf. In Ermangelung geeigneter Substrate müssen beispielsweise GaN Schichten epitaktisch auf Saphir oder SiC Trägern abgeschieden werden. Durch die unterschiedlichen Gitterkonstanten entstehen Fehlanpassungen und Gitterdefekte wie beispielsweise Versetzungen, die zu Ausfällen und Leckpfaden führen können oder Zuverlässigkeitsrisiken mit sich bringen.

Raster-Sonden-Mikroskopie

15 load/2311/15662. [Zugriff am 14 11 2012].

Abb. 14: Topographie (links) und simultan gemessene Stromdichteverteilung (rechts) einer nanostrukturierten DLC Schicht, zeigt nach gitterförmigem Abtragen der obersten Atomlagen einen erhöhten Stromfluss durch die verbleibenden Inseln der graphitähnlichen Oberflächenschicht [22]

Zur mikroskopischen Untersuchung dieser Effekte sind die Verfahren der Raster-Sonden-Mikroskopie bestens geeignet. Jedoch unterscheiden sich diese Materialien signifikant vom Silizium hinsichtlich der analytischen Anforderungen. Beispielsweise sind sie wesentlich härter und führen bei RSM basierten Analysemethoden im Kontakt-Modus zu einer starken Degradation der AFM-Spitzen und einem Verlust an Auflösungsvermögen. Die etablierten RSM Verfahren müssen deshalb kontinuierlich angepasst und optimiert werden. In Bild 13 ist die Oberfläche einer GaN Schicht zu erkennen sowie Fußpunkte von Versetzungen, die als Oberflächenpits in Erscheinung treten [17]. Mit Hilfe einer speziellen Tunnelstrommethodik (PeakForce TUNA) [21], bei der die Rastersonde nur kurzzeitig in Kontakt mit der Probenoberfläche tritt, können einerseits Leckströme aufgezeichnet werden und andererseits Oberflächendetails wie Terrassenstrukturen mit Stufenhöhen im Bereich weniger Nanometer nachgewiesen werden. Damit lassen sich unmittelbar Wachstumsbedingungen von Schichten mit elektrischen Eigenschaften der erzeugten Strukturen korrelieren.

Weitere Anwendungen Neben den klassischen Halbleitermaterialien eignen sich RSM Ver-

fahren auch zur Charakterisierung von kohlenstoffbasierenden Schichten und Strukturen wie beispielsweise Diamant, Graphen, Carbon Nanotubes oder amorphen Kohlenstoffschichten. Letztere sind sehr hart und besitzen gleichzeitig einen niedrigen Reibwert. Sie werden häufig als Schutzschichten, beispielsweise in Festplattenspeichern, eingesetzt. Durch ein partielles Abtragen der obersten Atomlagen in Form eines Gitterrasters sowie einer anschließenden Tunnelstrommessung lässt sich mit Hilfe von RSM Verfahren prüfen, ob sich an der Oberfläche einer harten amorphen Kohlenstoffschicht eine ultradünne Graphitschicht befindet, die die tribologischen und elektrischen Eigenschaften der Oberfläche beeinflusst (Bild 14) [22]. Die Verfahren der Raster-Sonden-Mikroskopie sind sehr universell und beschränken sich nicht nur auf die diskutierten Anwendungsfälle. Sie bieten weite Einsatzbereiche in Wissenschaft und Technik und verfügen über ein hohes Zukunftspotenzial. Beispielsweis rücken in den letzten Jahren verstärkt auch Anwendungen in der Biologie in den Vordergrund [23].

Referenzen [1] „World Semiconductor Trade Statistics, WSTS,“ 2012. [Online]. Available: http://www.wsts.org/content/down

[2] T. Schweinbock, S. Schomann, D. Alvarez, M. Buzzo, W. Frammelsberger, P. Breitschopf und G. Benstetter, „New trends in the application of scanning probe techniques in failure analysis,“ Microelectronics Reliability, Bd. 44, Nr. 9-11, pp. 1541-1546, 2004. [3] H. Kumar Wickramasinghe, „Development of the technology and applications of the scanning probe microscope,“ Microscopy and Analysis, Bd. 26, Nr. 6, pp. 27-30, 2012. [4] G. Benstetter, R. Biberger und D. Liu, „A review of advanced scanning probe microscope analysis of functional films and semiconductor devices,“ Thin Solid Films, Bd. 517, Nr. 17, pp. 5100-5105, 2009. [5] W. Frammelsberger, G. Benstetter, J. Kiely und R. Stamp, „C-AFM-based thickness determination of thin and ultra-thin SiO2 films by use of different conductive-coated probe tips,“ Applied Surface Science, Bd. 253, Nr. 7, pp. 3615-3626, 2007. [6] G. Benstetter, P. Breitschopf, W. Frammelsberger, H. Ranzinger, P. Reislhuber und T. Schweinboeck, „AFM-based scanning capacitance techniques for deep sub-micron semiconductor failure analysis,“ Microelectronics Reliability, Bd. 44, Nr. 9-11, pp. 1615-1619, 2004. [7] M. Lanza, M. Porti, M. Nafria, G. Benstetter, W. Frammelsberger, H. Ranzinger, E. Lodermeier und G. Jaschke, „Influence of the manufacturing process on the electrical properties of thin

Raster-Sonden-Mikroskopie

16 (< 4 nm) Hafnium based high-k stacks observed with CAFM,“ Microelectronics Reliability, Bd. 47, Nr. 9–11, pp. 1424-1428, 2007. [8] G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber und E. Weibel, „Surface studies by scanning tunneling microscopy,“ Physical Review Letters, Bd. 49, Nr. 1, pp. 57-61, 1982. [9] G. Binnig, C. F. Quate und C. Gerber, „Atomic Force Microscope,“ Physical Review Letters, Bd. 56, Nr. 9, pp. 930-933, 1986. [10] G. Benstetter, W. Frammelsberger, T. Schweinboeck, R. J. Stamp und J. Kiely, „Conducting atomic force microscopy studies for reliability evaluation of ultrathin SiO2 films,“ in Integrated Reliability Workshop 2002 - Final Report, IEEE, Hrsg., pp. 21-28. [11] G. Benstetter, „Qualitätssicherung mikroelektronischer Systeme und Oberflächen,“ in Forschungsbericht 2011, Hochschule Deggendorf, Hrsg., Deggendorf, 2011, pp. 55-59. [12] Bruker Corporation, „Dimenson Icon,“ 2012. [Online]. Available: http://www.bruker.com/en/products/ surface-analysis/atomic-forcemicroscopy/dimension-icon/ overview.html. [Zugriff am 14 11 2012]. [13] Bruker Corporation, “Scanning Capacitance Microscopy (SCM),“ 2012. [Online]. Available: http://www.bruker.com/products/ surface-analysis/atomic-forcemicroscopy/modes/modes/ nanoelectrical-modes/scm.html. [Zugriff am 20 11 2012]. [14] R. Biberger, „Entwicklung und Optimierung dynamischer Methoden der Raster-SondenMikroskopie zur Charakterisie-

rung von Halbleiterstrukturen,“ Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, 2012.

microscopy/modes/modes/ nanoelectrical-modes/c-afm.html. [Zugriff am 20 11 2012].

[15] A. Hofer, „Projekt Polymerelektronik,“ in Forschungsbericht 2011, Hochschule Deggendorf, Hrsg., Deggendorf, 2011, pp. 46-47.

[21] Bruker Corporation, „PeakForce TUNA,“ 2012. [Online]. Available: http://www.bruker.com/en/ products/surface-analysis/atomicforce-microscopy/modes/modes/ nanoelectrical-modes/ pf-tuna.html. [Zugriff am 23 11 2012].

[16] A. Hofer, R. Biberger, B. Wilke, G. Benstetter und H. Goebel, „Capacitance and Conductivity Mapping of Organic Films and Devices with NonContact SPM Methods,“ in International Workshop on Scanning Probe Microscopy, Mainz, 2011. [17] A. Hofer, G. Benstetter, R. Biberger, C. Leirer und G. Brüderl, „Analysis of crystal defects on GaN based semiconductors with advanced scanning probe microscope techniques,“ in The 6th International Conference on Technological Advances of Thin Films & Surface Coatings , Singapore, 2012. [18] Bruker Corporation, „Torsional Resonance Tunneling AFM (TR-TUNA),“ 2012. [Online]. Available: http://www.bruker.com/products/s urface-analysis/atomic-forcemicroscopy/modes/modes/ nanoelectrical-modes/ tr-tuna.html. [Zugriff am 20 11 2012]. [19] Bruker Corporation, „Tunneling AFM (TUNA),“ 2012. [Online]. Available: http://www.bruker.com/en/ roducts/surface-analysis/atomicforce-microscopy/modes/ modes/ nanoelectrical-modes/tuna.html. [Zugriff am 20 11 2012]. [20] Bruker Corporation, „Conductive AFM (C-AFM),“ 2012. [Online]. Available: http://www.bruker.com/products/s urface-analysis/atomic-force-

[22] D. Liu und G. Benstetter, „Conducting atomic force microscopy for nanoscale electron emissions from various diamond-like carbon films,“ Applied Surface Science, Bd. 249, Nr. 1–4, pp. 315-321, 2005. [23] C. Frewin, Hrsg., Atomic Force Microscopy Investigations into Biology - From Cell to Protein, InTech, 2012. Autoren: Prof. Dr.-Ing. Günther Benstetter

Hochschule Deggendorf Fakultät Elektrotechnik und Medientechnik Edlmairstr. 6 + 8 94469 Deggendorf

Prof. Dr. Werner Frammelsberger

Hochschule Deggendorf Fakultät Maschinenbau und Mechatronik Edlmairstr. 6 + 8 94469 Deggendorf

Kontakt: Tel.: +49 (0)991 3615 513 Fax: +49 (0)991 3615 513 E-mail: guenther.benstetter@hdu-deggendorf.de

MTS Systemtechnik GmbH liefert maßgeschneiderte Lösungen

Zu unserem Kundenkreis zählen weltweit namhafte Firmen von der Mobilfunkbranche, Medizintechnik, Elektronik-, Luftfahrt- und Autoindustrie, bis hin zu öffentlichen Auftraggebern. Mit 60 Beschäftigten entwickeln und fertigen wir Komponenten, Geräte und Systeme nach Ihren individuellen Vorgaben. Unsere elektronischen Produkte umfassen z.B. Koaxrelais, Abschwächer, Leistungsteiler, Signalverteilungsanlagen, HF Matrizen, konfektionierte Koaxkabel und vieles mehr. Komplizierte Schalt- und Verteilaufgaben im HF-Bereich haben uns zu einem führenden Hersteller

von Relaisschaltfeldern werden lassen. Für die Mobilfunkbranche liefern wir – rund um den Globus – Schirmboxen, Funkfeldnachbildungen und Smart Antenna Simulatoren. Zum Ansteuern unserer Geräte und Systeme bieten wir Softwarelösungen und/oder binden gewünschte Programmabläufe in unsere Gerätesoftware ein. Im eigenen Haus verfügen wir über mehrere moderne CNC-Fertigungszentren, mit denen wir Präzisionsfrästeile mit hohen Anforderungen nach Kundenvorgaben produzieren. Bei Bedarf übernehmen wir gerne die Konstruktion für Sie. Auf Wunsch werden die Teile komplett

montiert, bestückt, getestet und/oder vermessen. Unser Mechanikprogramm bietet auch Standardgehäuse aus Aluminium, wie z.B. Profil-, Fräs-, Kassetten- und 19“-Einschubgehäuse. Der Vertrieb von koaxialen Steckverbindern und konfektionierten Kabeln der Firma IMS Connectors rundet unser Produktangebot ab. Kontakt: MTS Systemtechnik GmbH Gewerbepark Ost 8 D-86690 Mertingen Tel.: +49 (0) 9078/91294-0 Fax: +49 (0) 9078/91294-70 E-mail: info@mts-systemtechnik.de www.mts-systemtechnik.de

MTS Systemtechnik GmbH

Für den HF-, EMV- und Mechanikbereich

Produktion elektrischer Antriebe

Neue Chancen für Hersteller und Anwender elektrischer Antriebssysteme Elektrische Antriebe und deren Produktion – ein immer wichtiger werdendes Thema. Die positiven Zahlen und die begeisterte Resonanz verdeutlichen die Bedeutung der E|DPC als gemeinsame Kommunikationsplattform für Experten aus Wissenschaft und Industrie im Bereich der Produktion elektrischer Antriebe. Für Hersteller und Anwender von elektrischen Antriebssystemen bieten sich zahlreiche neue Chancen. Denn nur durch den Einsatz leistungsfähiger elektrischer Antriebe können Herausforderungen wie Energieeinsparung, E-Mobility, CO2-Reduzierung und die fortschreitende Automatisierung gelöst werden. Um diese Chancen zu ergreifen, müssen Produktionsprozesse optimiert, die Leistungsfähigkeit, insbesondere der mobilen elektrischen Antriebe, verbessert und neue Wertschöpfungsketten aufgebaut werden. Die Electric Drives Production Conference bietet dabei eine hochwertige Informations- und Diskussionsplattform zum Erfahrungsaustausch und zur Wissensweitergabe für Experten, Wissenschaftler und Unternehmer rund um die Produktion elektrischer Antriebe. In 16 Vortrags- und einer Postersession mit insgesamt fast 80 Präsentationen informierte die E|DPC über aktuelle Trends und Entwicklungen. Neben Präsentationen zu Anwendung und Gestaltung elektrischer

Im Rahmen der E|DPC 2012 fanden 16 Vortragssessions mit über 60 Vorträgen statt

Maschinen, neuen Materialien und elektronischen Komponenten, computerintegrierten Fertigungsverfahren und umweltorientierten Produktionsprozessen, innovativen Fertigungs- und Montagetechnologien wurde in einer Session auch auf die Integration und Produktion von Leistungselektronik eingegangen. Der Vortagende der ersten Präsentation aus dieser Session, Dr. Schulz von Infineon Technologies, sieht in der Wärmeleitpaste einen oft unterschätzten aber entscheidenden Bestandteil im Aufbau von Leistungselektronik. Für die Herstellung dieser Hochleistungs-Schicht werden eine Reihe von Details, die bei Material und Produktionsprozess bedacht werden müssen, benötigt, dass es der Beanspruchung durch die Leistungsmodule standhält. Das Modul, die Wärmeleitpaste und den Applikationsvorgang als eine inte-

grierte Lösung anzubieten, ist ein Schritt zu einer sichereren und einfacheren Produktion. Es sind weniger Bearbeitungsschritte nötig, die thermische Eigenschaften verbessern sich und eine hohe Langzeitstabilität wird erreicht. Ein weiterer wichtiger Punkt, den Dr. Matzka von der Audi AG präsentierte, ist die methodische Integration von Elektromotoren für Elektro- und Hybridautos in den virtuellen Validierungsprozess. Dabei wird zuerst eine analytische Demontage des physikalischen Models durchgeführt, um die Herstellungsschritte zu bestimmen. Diese werden auf ein bereits existierendes Produktionsschema übertragen und anschließend ein virtuelles Validierungskonzept erstellt. Dadurch können Fehler- und Risikoquellen frühzeitig entdedeckt werden, was den Einsatz von Schutzmaßnahmen

Produktion elektrischer Antriebe

In der begleitenden Ausstellung präsentierten zahlreiche namenhafte Unternehmen ihre Fertigungstechnologien im Bereich der Produktion elektrischer Antriebe

möglich macht. Zuletzt wurde zusätzlich ein Entwurf des Arbeitsplatzes mit DELMIA V5 erstellt um einen virtuellen Menschen zu integrieren, mit ergonomische Analysen in der virtuellen Validation durchgeführt werden können. Im Motorraum moderner Autos ist möglichst geringer Platzverbrauch einzelner Bauteile ein wichtiger Punkt, weshalb eine hohe Integrationsstufe der Komponenten neue Chancen für elektronische Bedieneinheiten von Automobilen sind, so Randoll von der Daimler AG. Die neuen anspruchsvollen Konstruktionen bieten die Möglichkeit Drahtlängen zu verringern und Verbindungsdrähte mit eingebauten Anschlüssen zu ersetzen, was ungewünschte Induktivitäten verringert. Daraus wiederum folgt die Möglichkeit, die Spannung pro Schalter zu erhöhen, wodurch sich die Leistungsdichte der Module, bei gleichbleibenden Halbleiterschaltern, erhöht. Mit einer Integration von Komponenten in PCB Technologie entstehen neue spezielle Anforderungen. Wegen veränderter Temperaturabläufe und Vibrationslasten müssen neue Dauerprüfungen festgelegt und vom Zulieferer überprüft werden. Neben der E|DPC wurde im Rahmen der parallel veranstalteten E|TEV, der 1. internationalen Konferenz zur Energieübertragung in Elektrofahrzeuge, in insgesamt 16

Fachvorträgen der weltweit aktuelle Stand im Bereich kontaktloser Energieübertragungstechnologien sowie Marktvoraussetzungen und Einführungsszenarien präsentiert. Prof. Covic von der University of Auckland, Neuseeland sprach in seinem Vortrag über die Vorteile von kontaktloser Energieübertragung für den Einsatz im Verkehr. Im Moment sind die kritischen Punkte noch der Anordnung der Magnete und die kreisförmigen Pads, welche keine ausreichende Übertragung der Energie auf die Straße ermöglichen. Diese Probleme können durch ein anderes Design der Spulen, z.B. in Form von zwei D und einem Q, sowohl für den dynamischen als auch für den stationären Ladevorgang gelöst werden. Vorteile wären ein erhöhter Kopplungsfaktor und eine Standby-Funktion. Die Herausforderung ist nun, ein günstiges, robustes und effiziertes Hauptsystem für Verkehrswege anzulegen. Über den Aufbau, die Möglichkeiten, Chancen und Einschränkungen von kontaktloser Energieübertragung und Datentransfer sprachen Referenten des IFAK Magdeburg. Da induktive Übertragungssysteme oftmals in Resonanz arbeiten, ist eine Optimierung von Magnetensystem und Leistungselektronik wichtige Voraussetzung für den Aufbau der kontaktlosen Übertragungssysteme bei hoher Leistung und Effizienz. Ebenfalls wichtig sind die

Minimierung von Luftspalten und eine geringe Abstrahlung, welche durch Filter oder kreisförmige Strukturen der Pads realisiert werden können. Die Auszeichnung des Best Papers ging 2012 an Benjamin Bickel von der Universität Erlangen-Nürnberg für seinen Vortrag über eine Fertigungszelle für das Bewickeln und Zusammenbauen eines segmentierten Stators für PM-taktsynchrone Maschinen für Hybridfahrzeuge und an Kazayuki Yamamoto von Mitsubishi Electric, Amagasaki, Japan, welcher über die Entwicklung von kerngeteilter Motorproduktionstechnik mit Einbau durch Presseinpassung referierte. In der begleitenden Ausstellung, präsentierten 27 namhafte Firmen neue Materialien, Fertigungstechnologien und Produkte für Elektromotoren. Abgerundet wurde die Veranstaltungen durch die Besichtigung von Herstellern und Forschungsinstituten in der Metropolregion Nürnberg. Die E|DPC 2013 wird vom 29. – 30. Oktober 2013 wieder in Nürnberg stattfinden. Autoren haben bis 28.02.2013 die Möglichkeit, Kurzbeiträge einzureichen. Weitere Informationen ab sofort unter www.edpc.eu.

Autor: Dipl.-Ing. Alexander Kühl

Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik Friedrich-Alexander-Univesrsität Erlangen-Nürnberg Fürther Str. 246b 90429 Nürnberg Tel.: +49 911 5302-9066 Fax: +49 911 5302-9070 E-mail: Alexander.Kuehl@faps.uni-erlangen.de www.faps.uni-erlangen.de

Maschinenfabrik Reinhausen: Erfolg in globalen Nischen der Energietechnik REINHAUSEN-Konzern: Zahlen, Daten, Fakten

MASCHINENFABRIK REINHAUSEN GMBH

Geschäftsführer: Dr. Nicolas Maier-Scheubeck und Michael Rohde

GRIDCON® iTAP® - die Weltneuheit der Maschinenfabrik Reinhausen. Erhöht die Aufnahmefähigkeit des Verteilungsnetzes für erneuerbare Energien. Die Lösung für eine wirtschaftliche Energiewende made by MR

Die in Regensburg ansässige Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) ist mit 24 Tochtergesellschaften in globalen Nischen der Energietechnik erfolgreich. Im Geschäftsjahr 2011 erwirtschafteten 2.700 Mitarbeiter einen Umsatz von über 600 Millionen Euro. Mehr als 50 % des weltweiten Stromverbrauchs wird mit MR-Produkten geregelt. Kerngeschäft ist die Regelung von Leistungstransformatoren in Übertragungsnetzen. Diese erfolgt mit Hilfe von Stufenschaltern und Umstellern, die das Übersetzungsverhältnis der Primär- zur Sekundärwicklung an wechselnde Lastverhältnisse anpassen und zusammen mit weiteren innovativen Produkten und Dienstleistungen eine störungsfreie Stromversorgung sicherstellen. Weitere bedeutende Geschäftsbereiche sind der Bau von Prüffeldern für Netzkomponenten, die Herstellung von Verbundhohlisolatoren sowie Systeme zur Vermeidung von

Netzrückwirkungen durch Erzeuger und Verbraucher. Bewusst auf einen anderen Kundenkreis zielen Software und Beratung zur effizienten Steuerung variantenreicher Fertigungssysteme sowie Beschichtungsprozesse mit Hilfe der Plasmatechnik. Kunden sind Hersteller von Hochspannungsgeräten und -anlagen, Energieversorgungsunternehmen sowie die stromintensive Großindustrie. Die Aktivitäten des REINHAUSENKonzerns werden von Regensburg aus gesteuert. Hier befinden sich die Geschäftsleitung, Vertrieb und Marketing, Forschung und Entwicklung sowie hoch qualifizierte Arbeitsplätze weiterer Wertschöpfungsstufen, darunter auch wesentliche Teile der Produktion. Mit Hilfe erheblicher Investitionen in Produkte, Prozesse, Mitarbeiter und Standorte werden aktuell die Voraussetzungen für eine Fortsetzung des kontinuierlich hohen Wachstums geschaffen.

Leistungsportfolio: Mess-, Steuer-, Regelungs- und Automatisierungstechnik für Transformatoren, Systeme zur Regelung von Strom-Verteilungsnetzen und zur Vermeidung von Netzrückwirkungen, stationäre und mobile Prüftechnik, Isolatoren aus Verbundstoffen, Software und Beratung zur Steuerung variantenreicher Fertigung, Anlagen zur Oberflächenmodifikation mit Hilfe der Plasmatechnik. Standorte: Amerika: Embu (Brasilien); Charlotte, Dallas, Humboldt (USA); Montreal (Kanada). Asien: Hongkong, Shanghai, Suzhou (China); Kuala Lumpur (Malaysia); Jakarta (Indonesien); Rockdale (Australien); Seoul (Korea); Yokohama (Japan). Europa: Regensburg, Berlin, Dortmund, Dresden, Erfurt, Oberursel, Wiebelsheim (Deutschland); Ljubljana (Slowenien); Luxemburg (Luxemburg); Mailand (Italien); Moskau (Russland); Vallentuna (Schweden). Mittlerer Osten, Indien, Afrika: Chennai (Indien); Dubai (VAE); Johannesburg (Südafrika); Zanjan (Iran).

Kontakt: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN GMBH Falkensteinstr. 8 93059 Regensburg Tel.: +49 941 4090-0 Fax : +49 941 4090-7001 E-mail:sales@reinhausen.com www.reinhausen.com

Sensorik

Sensorik Kompetenznetzwerk

Das Netzwerk der Strategischen Partnerschaft Sensorik (SPS) bildet im Rahmen der Cluster-Offensive des Freistaats Bayern die Clusterplattform für den Bereich Sensorik. Mit seinen rund 55 Mitgliedern und 200 Akteuren bietet er neben der Unternehmensvernetzung, Innovationsförderung und Kompetenzbildung zahlreiche konkrete Vorteile für seine Mitgliedsunternehmen, -institutionen und somit für die gesamte Region an. Dazu zählen beispielsweise die Unterstützung bei der Suche nach geeigneten Kooperationspartnern sowie die Vermittlung, Aus- und Weiterbildung von qualifizierten Fachkräften. Auch im Bereich Messen ist das Netzwerk aktiv, zum Beispiel mit einem Gemeinschaftsstand in Kooperation mit verschiedenen Mitgliedsfirmen bei der Sensor+Test in Nürnberg. Das Netzwerk ist in einer Region und einer Branche aktiv, die stetig im Wandel ist. Es entwickelt zum Beispiel Lösungen zu Themen wie dem Fachkräftemangel und dem demografischen Wandel, veranstaltet technologische Weiterbildungen und Foren und bringt Unternehmen aktiv zusammen. Als dynamischer und innovativer Verein ist er ein ausgezeichneter Kooperationspartner zur Nutzung von Synergien. Hier sind allen voran der gegenseitige Austausch bei Ver-

anstaltungen und die Nutzung der jeweiligen Expertise von enormer Bedeutung. Im Bereich Öffentlichkeitsarbeit profitieren die Unternehmen und Partner unter anderem von den SPS-News, dem Clustermagazin der SPS. Hier werden Themen aus allen Bereichen des Clusters Sensorik dargestellt. Auch Unternehmensbesuche bieten den Mitgliedsunternehmen die Möglichkeit, sich einem breiten und dennoch spezifischen Netzwerk zu präsentieren. Des Weiteren ist das Cluster auf zahlreichen Messen und Veranstaltungen für seine Mitglieder aktiv und dient auch online unter www.sensorik-bayern.de seinen Partnern als Medium. Unternehmen in Clustern und Netzwerken sind produktiver und innovativer, weil sie auf ein dichtes Netz von spezialisierten Zulieferern, einschlägigen Forschungseinrichtungen, Experten und Partnern in räumlicher Nähe sowie eine breite Palette an staatlichen Fördermöglichkeiten zur Finanzierung ihrer Forschungs- und Entwicklungs-Vorhaben zugreifen können. Durch die Nutzung von Synergien erhöhen sich die Innovationskapazitäten und schaffen einen Nährboden für völlig neuartige Produkte und Technologien, oft über Fachund Branchengrenzen hinweg. Die SPS legt den Schwerpunkt der Aktivitäten auf die Abwicklung von

Kooperationsprojekten, Beantragung von Förderprojekten und Intensivierung von FuE-Vorhaben der Mitglieder und Kunden. Als Clusterplattform arbeitet sie mit einer Vielzahl an Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen aus dem Cluster Sensorik zusammen und hat somit einen schnellen Zugriff auf die Sensorik-Kompetenz in Industrie und Wissenschaft. Über die 100%ige Tochtergesellschaft der SPS – die Sensorik Bayern GmbH – erhalten Mitglieder exzellente Kontakte in den entsprechenden Förderstellen und bei zuständigen Projektträgern. Eine Chancensteigerung bei FuE-Förderanträgen.

Kontakt / Ansprechpartner: Dr. Hubert Steigerwald Geschäftsleitung

Strategische Partnerschaft Sensorik e.V. Bayerisches Clustermanagement Sensorik BioPark III Josef-Engert-Str. 13 93053 Regensburg Tel.: (09 41) 63 09 16 - 0 Fax (09 41) 63 09 16 - 10 E-mail: info@sensorik-bayern.de

Bayerisches Clustermanagement Sensorik

Produktiv und informativ: Bayerisches Clustermanagement Sensorik

Bioelektronische Sensorchips

„Geschüttelt, nicht gerührt!“ Inkjet-Druck von bioelektronischen Sensorchips Von James Bond wissen wir, dass er seinen Wodka-Martini „geschüttelt, nicht gerührt!“ trinken will. Aber auch in der Technik gibt es Fälle, wo die Durchmischung von Flüssigkeiten auf die eine oder andere Art vorteilhafter ist. Ein Beispiel dafür ist die Vorbehandlung bestimmter „Tinten“ für den Inkjet-Druck, mit dem am Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik der Technischen Universität München Leiterbahnen und Sensoren für bioelektronische Sensorchips auf Polymerfolien gedruckt werden. Ziel dieser Arbeiten ist die kostengünstige Herstellung von Einwegchips, die u.a. die in den letzten Jahren am Lehrstuhl entwickelten Lab-on-Chip Systeme [1] auf Silizium- [2], Glas- [3] und Keramikchips [4] (Abb. 1) für die patientenindividuelle Tumor-Diagnostik und -Therapie in Zukunft weitgehend ersetzen sollen. Krebs ist eine der weltweit häufigsten Erkrankungen mit steigender Tendenz. Es zeigt sich dabei aber immer mehr, dass jeder Krebspatient eine individuelle Therapie benötigt. Oft ist der Einsatz mehrerer Chemotherapien notwendig, weil nicht jeder Tumor gleich auf bestimmte Zytostatika reagiert, ja u. U. sogar resistent dagegen werden kann [5]. Aktuelle Mikrosensor-Technologien bieten die Möglichkeit, mit bioelektronischen Sensoren den Einfluss eines Chemotherapeutikums auf die Vital-Parameter von Tumorzellen und Geweben auf

Abb. 1: Bioelektronischer Keramikchip mit IMOLA (Intelligent Mobile Lab) Auswertesystem (Foto: cellasys GmbH)

einem Sensorchip zu erfassen und damit die Eignung und Dosierung eines für diesen individuellen Tumorpatienten einsetzbaren Medikaments vor der Therapie zu testen. Damit können dem Patienten unwirksame Therapieversuche erspart und die die Lebensqualität drastisch einschränkenden Nebenwirkungen einer Chemotherapie deutlich reduziert werden [6]. An unserem Lehrstuhl wurden dafür bioelektronische Sensorchips entwickelt, die in der Mikroumgebung der Tumorzellen den Sauerstoffverbrauch der Zellen, die Ansäuerung des Zellkulturmediums durch den Zellstoffwechsel

und morphologische Strukturänderungen der Zellen erfassen. In den speziell dafür von uns entwickelten Testsystemen können so Tumorzellen oder Gewebeschnitte von Patienten auf einzelnen Sensorchips [7] oder in sensorbestückten Multiwellplatten [8] mit bis zu 24 Proben (Abb. 2) gleichzeitig unter quasi-in-vivo Bedingungen auf ihre Chemosensitivität getestet werden [9]. Die erforderlichen Sensorchips auf Glas, Keramik und Silizium werden derzeit noch mit Dünnschichtprozessen gefertigt, wie sie auch in der Halbleitertechnologie Anwendung finden.

Bioelektronische Sensorchips

Abb. 2: Vollautomatisches High-Content Screening-System für sensorgestützte Multiwellplatten (oben rechts)

Um die Herstellungskosten von Einweg- Sensorchips für Massenanwendungen zu senken und sie damit auch für andere Anwendungen nutzbar zu machen (Pharmascreening, Wasser- und Umweltmonitoring, Toxizitätsuntersuchungen, Lebensmittelüberwachung etc.), wird derzeit an der Technischen Universität München im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts „PRINTS“ am Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter Leitung von Dr. H. Grothe untersucht, ob sich Sensorchips mit gleichwertigen Eigenschaften auch auf Polymerfolien drucken lassen. Als Druckprozess wird hier zunächst ein spezieller InkjetDruck eingesetzt. Der Druckkopf

Abb. 3: Glaskapillaren-Druckkopf (a) mit Piezo-Impuls Anregung (b) und Kontrollkamera (c)

besteht dabei aus einer Glaskapillare mit 30 µm, 50 µm oder 70 µm Öffnung, aus der die „Tinten“Tropfen durch piezoelektrisch erzeugte Druckimpulse herausgeschossen werden (Abb. 3). So können einzelne Tröpfchen oder daraus zusammen gesetzte Linien aus unterschiedlichen Materialien für Leiterbahnen und Sensoren direkt auch auf flexible Kunststofffolien gedruckt werden. Während bei der herkömmlichen fotolithografischen Herstellungstechnologie zur Änderung des Layouts stets erst die Herstellung neuer Fotomasken erforderlich ist, genügt hier eine einfache Änderung der Druckbefehle an einem Windows-PC, die dann unmittelbar ausgeführt werden können. So lassen sich unterschiedliche Sensor-Designs in kurzer Zeit strukturieren und miteinander vergleichen. Als Substrate für die gedruckten Chips verwenden wir biokompatible, transparente Folien wie z.B. PET (Polyethylenterephthalat). Da später auf diesen Chips lebende Zellen sowohl mit der Folie als auch mit den gedruckten SensorElektroden in Kontakt kommen, müssen diese Elektroden ebenfalls aus einem biokompatiblen Material hergestellt werden. Während in der Dünnfilmtechnologie überwiegend Gold- und Platin eingesetzt werden, bieten hier KohlenstoffElektroden eine kostengünstige, biokompatible Alternative. Als „Drucktinte“ werden dazu auf Kohlenstoffnanopartikeln basierende Dispersionen verwendet. Der Anteil der Nanopartikel in diesen Tinten muss genau eingestellt werden. Einerseits soll möglichst viel Material enthalten sein, um den Widerstand der gedruckten Leiterbahnen zu reduzieren, andererseits dürfen nicht zu viele und möglichst keine zu großen, agglomerierten Partikel enthalten sein, um ein Verstopfen der Mikrokapillare des Druckkopfes zu verhindern.

25 Und hier zeigt sich, dass sich die Tinten dann besonders gut drucken lassen, wenn die Durchmischung der einzelnen Komponenten nicht mit einem Magnetrührer erfolgt, sondern durch Schütteln. Dieser derzeit noch von Hand durchgeführte Mischvorgang soll nun in einen reproduzierbaren technischen Prozessschritt überführt werden. Die gedruckten Kohlenstoff-Elektroden (Abb. 4) zeigen zwar prinzipiell eine deutlich niedrigere Leitfähigkeit als metallbasierte Elektroden. Mit Hilfe verschiedener Nachbehandlungen kann der Leitwert aber noch erhöht werden. Erreicht wird derzeit etwa ein Promille im Vergleich zu metallischen Leiterbahnen.

Abb. 4: Mikroskopaufnahme einer gedruckten, ca. 130 µm breiten Leiterbahn aus CNTs (Kohlenstoff-Nanoröhrchen)

Wird eine höhere Leitfähigkeit benötigt, z. B. für längere Zuleitungen oder Kontakte, so können auch Silbernanopartikel oder auf Silbersalzen basierende Dispersionen [10] gedruckt werden. Auch hier ist jeweils noch eine spezielle Nachbehandlung erforderlich, um höhere Leitwerte zu erzielen, z.B. durch thermisches Sintern. Für Kunststoff-Folien ist diese Methode aber nur bedingt geeignet, da hier schon bei Temperaturen um 200 °C Verformungen auftreten. Deshalb werden in den letzten Jahren zunehmend alternative Sinter-Methoden untersucht, wie z.B. MikrowellenSintern [11], photonisches Sintern oder chemisches Sintern [12]. Erreichbar ist derzeit etwa ein Zehntel des Leitwerts von metallischem Silber.

Bioelektronische Sensorchips

Abb. 5: Auf Folie gedruckte Elektrodenstrukturen

Abb. 5 zeigt die Elektrodenstrukturen eines auf Folie gedruckten Sensorchips. Grundstruktur der Sensoren ist dabei in den meisten Fällen eine interdigitale Elektrodenstruktur (IDES, Abb. 6), deren Impedanz als elektrische Messgröße dient.

Abb. 6:Gedruckte interdigitale Elektrodenstruktur (IDES), Fingerbreite 150 µm

Wachsen später Zellen auf so einer Struktur, so lassen sich aus den gemessenen Impedanzänderungen Rückschlüsse auf die Besiedlungsdichte sowie, etwa bei Zugabe von Medikamenten, auf morphologische Änderungen der Zellen ziehen. Wird eine IDES mit einem pH-empfindlichen Material bedeckt, lassen sich stoffwechselbedingte Änderungen im Mikromilieu der Zellen detektieren, die ebenfalls Aufschluss über die Zellvitalität und deren Beeinflussung durch einen zugeführten Wirkstoff geben. Als druckbare biokompatible pH-empfindliche Materialien wurden hier bereits P3HT, ein organisches Halbleitermaterial, sowie

Abb. 7: Normierte Impedanzspektren einer mit CNTs bedeckten IDES in Lösungen mit unterschiedlichen pH-Werten

spezielle CNTs untersucht [13]. Hierbei zeigt sich bei tiefen Frequenzen eine deutliche Abhängigkeit der Impedanz vom pH-Wert (Abb. 7; die rechte der beiden IDES-Strukturen oben rechts ist mit CNTs beschichtet). Derzeitige Untersuchungen beschäftigen sich u.a. mit druckbaren sauerstoffempfindlichen Materialien, mit denen Änderungen des Sauerstoffgehalts im Mikromilieu der Zellen und damit indirekt deren Sauerstoffverbrauch überwacht werden können. Auch hier sind spezielle CNTs aussichtsreiche Kandidaten. Die am Lehrstuhl erarbeitete Technologie kann über die Herstellung bioelektronischer Sensorchips hinaus auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, wo Einweg-Sensoren in wässriger Flüssigkeit eingesetzt werden sollen. So wird derzeit hier auch untersucht, welche Sensorik sich für einen druckbaren Einweg-Sensorchip eignet, der zum Test von Trinkwasser eingesetzt werden kann. So ein Chip könnte bei der im Rahmen der neuen europäischen Trinkwasserverordnung geforderten jährlichen Untersuchung

der Wasserqualität in jedem Haus als Schnelltest für einige Wasserparameter Verwendung finden.

Literatur [1] Wolf, B., Brischwein, M., Grothe, H., Stepper, C., Ressler, J., Weyh, T.: Lab-on-a-chip systems for cellular assays. In: Urban, G. (ed.) BioMEMS. Series: Microsystems (2006) 16, 269-308, Springer-Verlag, Dordrecht (NL) 2006, ISBN-10:0-387-28731-0, ISBN-13: 978-0-387-28731-7. [2] Wolf, B., Kraus, M., Brischwein, M., Ehret, R., Baumann, W., Lehmann, M.: Biofunctional hybrid structures – cell-silicon hybrids for applications in biomedicine and bioinformatics. Bioelectrochemistry and Bioenergetics (1998) 46, 215-225. [3] Grothe, H., Brischwein, M., Henning, T., Motrescu, E.R., Otto, A.M., Pilawa, P., Rampf, R., Remm, M., Stepper, C., Teschner, G., Wolf, B.: Multisensor test chips for living cells on glass substrate. 2nd European Medical and Biological Engineering Conference, Vienna, December 04-08 2002. IFMBE Proceedings Vol I, 330-331.

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Autoren: N. Mzoughi

M. Remm

[11] Perelaer, J., de Gans, B., Schubert, U.: Ink-jet printing and microwave sintering of conductive silver tracks. Adv. Mater. (2006) 18, 2101–2104. [12] Magdassi, S., Grouchko, M., Berezin, O., Kamyshny, A.: Triggering the sintering of silver nanoparticles at room temperature. ACS Nano (2010) 4, 1943–1948.

B. Neumann,

[13] Mzoughi, N., Abdellah, A., Gong, Q., Grothe, H., Lugli, P., Wolf, B., Scarpa, G.: Characterization of novel impedimetric pH-sensors based on solutionprocessable biocompatible thinfilm semiconducting organic coatings. Sensors & Actuators: B.: Chemical (2012) 171, 537-543.

H. Grothe

Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Wolf

Danksagung [8] Lob, V., Geisler, T., Brischwein, M., Uhl, R., Wolf, B.: Automated live cell screening system based on a 24-wellmicroplate with integrated micro fluidics. Medical and Biological Engineering and Computing (2007) 45, 1023-1028. [9] Wolf, B.: Automated cell analytics. Screening (2008) 1, 21-23.

Das Projekt “PRINTS”, FKZ 16SV5393, wird dankenswerterweise gefördert vom BMBF. Weitere Informationen: Dr. H. Grothe, Heinz NixdorfLehrstuhl für Medizinische Elektronik, Technische Universität München, Arcisstr. 21, 80290 München. http://www.lme.ei.tum.de

Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik Technische Universität München Arcisstr. 21 80290 München Tel.: 089 289 22949 Fax: 089 289 22950 www.lme.ei.tum.de

MICRO-EPSILON Messtechnik GmbH & Co. KG

Weltweit führend – Sensoren, Messsysteme und Prüfanlagen Micro-Epsilon bietet das weltweit breiteste Spektrum an Sensoren, Messsystemen und Prüfanlagen für geometrische Größen. Seit über 40 Jahren löst der Sensorik-Spezialist schwierige und außergewöhnliche Aufgaben für die Messung von Größen, wie Weg, Abstand, Position, und Temperatur. Die Produktpalette umfasst induktive Sensoren, Lasersensoren, konfokal-chromatische Sensoren, kapazitive Sensoren, Wirbelstromsensoren. Farbsensoren, Bildverarbeitungssysteme, Temperatursensoren, Prüfanlagen und OEM-Sensoren runden das Programm ab. Mit über 600 Mitarbeitern, mehr als 3000 Ingenieurjahren an kumulierter Erfahrung in der Weg- und Abstandsmessung, und zahlreichen Patenten ist das Unternehmen global ein angesehener Partner der Industrie und Forschung. Ein dichtes Vertriebsnetzwerk aus Tochtergesellschaften in Amerika, England, Frankreich, Schweiz, Tschechien und China repräsentiert die globale Kompetenz in der Mess- und Sensortechnik. So können Kunden rund um den Globus fachmännisch beraten und technisch unterstützt werden. Sensoren und Messsysteme von MicroEpsilon sind in der Forschung und Entwicklung, in Prüfständen, in Fertigungsstraßen und direkt in Maschinen oder Prüfanlagen im Einsatz. Vom kleinen Unternehmen bis zum Global Player, Micro-Epsilon Sensoren helfen überall Grenzen zu überschreiten.

Universal-Controller CSP 2008 bearbeitet bis zu 6 Sensorensignalen und kann leicht in das vorhandene System integriert werden

Als führendes Unternehmen in der Sensorik für geometrische Größen bietet Micro-Epsilon eine breite Palette an Ethernet/EtherCAT-fähigen Messtechnik. Ethernet-Netzwerk-Technik überzeugt durch Zuverlässigkeit, hohe Datenübertragungsraten, einfache Integrationsmöglichkeit in bestehende Netze und geringe Hardware Kosten.

Universal-Controller für die Produktion Neue Sensoren in die industrielle Produktion zu integrieren ist aufwändig. Dagegen spart ein Messsystem mit einem MehrkanalController viel Arbeit, Zeit und Geld. So bietet der Universal-Controller CSP2008 eine flexible Lösung für die Automatisierung von Maschinen und Anlagen im dynamischen Industrieumfeld. CSP2008

verrechnet bis zu sechs Sensorsignale: zwei Sensoren werden per Schnittstelle direkt an den Controller angeschlossen. Vier weitere werden modular über separate Module mit dem Controller verbunden. Bei Anwendungen mit mehreren Sensoren, z.B. Höhenmessung; Koplanaritätsmessung, Ebenheits- und Rundheitsmessungen, werden Signale direkt im Controller verrechnet. Der CSP2008 ist echtzeitfähig bis 100 kHz. Die Messwerte können vor Ort am Controller abgelesen werden oder per Ethernet zum Leitstand übertragen werden. Die (Fern-) Bedienung erfolgt vom Arbeitsplatz aus im Webbrowser. Der Controller ist per Weboberfläche konfigurierbar. Die Bedienoberfläche – Web Browser – bedarf keiner zusätzlichen Software-Installation.

MICRO-EPSILON Messtechnik GmbH & Co. KG Lasersensoren für die Qualitätskontrolle in der Fertigungslinie

Kompaktes Wirbelstrom-Messsystem eddyNCDT 3100 für flexiblen Einsatz

Flexibles Wegmesssystem fürs Labor Im Unterschied zur Produktion, ist die Herausforderung eines Labors oder eines Prüfstandes die geforderte Flexibilität, da die Aufgaben und eingesetzte Sensoren häufig gewechselt werden. Für den Einsatz in der Qualitätssicherung, Prüflabor und Entwicklung eignet sich das WirbelstromWegmesssystem eddyNCDT 3100. Zum Beispiel bei der Qualitätskontrolle in der Spindelfertigung. Da hier Spindel in unterschiedlichen Längen und Durchmesser gefertigt werden, werden für das optimale Messergebnis Sensoren

mit unterschiedlichen Messbereichen benötigt. Je kleiner der Messbereich, desto genauer können die thermische Ausdehnung, Durchbiegung usw. bestimmt werden. Da die Kenndaten und die Abstimmung auf ferromagnetische und nicht-ferromagnetische Werkstoffe der Wirbelstrom-Wegsensoren der Serie eddyNCDT 3100 im Sensor hinterlegt sind, können die Sensoren einfach und ohne erneute Kalibrierung an einen und den gleichen Controller abwechselnd angeschlossen werden. Das Messsystem wird direkt über die Ethernetschnittstelle vom PC bedient.

In der laufenden Produktion werden oft einzelnen Sensoren mit integrierten Controllern eingesetzt. Mit EtherCAT (echtzeitfähiges Ethernet-basiertes Feldbussystem) können die Messwerte synchronisiert werden. Zum Beispiel in der Mineralwollproduktion. In der Produktion wird Mineralwolle deutlich breiter und dicker als die vorgebene Größe gefertigt. Am Ende der Produktion werden die Bahnen besäumt und auf Normdicke abgefräst. Bei diesem Schritt entsteht unnötiger Abfall und Belastung der Fräswerkzeuge. Um den Produktionsaufwand zu optimieren und Abfall zu reduzieren, wird vor dem Fräsen die Dicke der Bahn gemessen. Eingesetzt werden dazu zwei Laser-Triangulations-Sensoren optoNCDT 2300. Sie arbeiten mit einer Geschwindigkeit bis zu 49 kHz und sind daher für die Qualitätskontrolle in der Linie bestens geeignet. Die Dicke errechnet sich aus dem Abstand der Mineralwolle zum Sensor und der Auflage. Die Sensoren messen die Bahn jeweils von unten und von oben. Sie sind über EtherCAT mit dem PC verbunden. Die Dicke der Mineralwolle ergibt sich aus der Differenz der beiden Messwerte. Hohe Bandbreite, hohe Geschwindigkeit und eine synchrone Datenübertragung über EtherCAT gewährleisten eine stabile und genaue Messwerterfassung. Neben den genanten SensorModellen, bietet Micro-Epsilon kapazitive Messsyteme, Laser-Profil-Scanner und Inline Farbmesssysteme mit Ethernet/EtherCAT-Anschluss. Kontakt:

MICRO-EPSILON Messtechnik GmbH & Co. KG

Hoch dynamischer Laser-Triangulations-Sensor optoNCDT 2300 mit integriertem Controller

Königbacher Str. 15 94496 Ortenburg Tel.: +49 8542 168-0 Fax: +49 8542 168-90 info@micro-epsilon.de www.micro-epsilon.de

Elektronik@Medizin = Medizinelektronik

Elektronik

In den letzten fünfzig Jahren haben Elektronik und Mikroelektronik in weit größerem Umfang politische, wirtschaftliche und soziale Veränderungen bewirkt als jemals eine Technologie zuvor. Elektronik hat einen Beitrag zur Emanzipation breiter Bevölkerungsschichten geleistet, technische Prozesse effizienter gestaltet und unser Alltagsleben durchaus bequemer gemacht [1]. Am Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik der Technischen Universität München (HNLME) werden seit vielen Jahren Forschungsarbeiten für den Einsatz von Mikroelektronik in der personalisierten Medizin durchgeführt. Eine wichtige Grundlage der Überlegungen und Methoden zur personalisierten Medizin liegt in der Zellforschung, genauer in der automatisierten Wirkstoffsuche an Zellen. Zellen integrieren ständig verschiedene Signale physikalischer und chemischer Natur aus ihrer Umwelt, um daraus ein angemessenes Verhalten zu "berechnen". Die Frage nach der Art und Weise dieser Berechnung führt zu einem hochkomplexen und parallel arbeitenden Netzwerk der intrazellulären Kommunikation, das sich bis heute einer vollständigen Modellierbarkeit entzieht. So manifestiert sich dieses Verhalten beispielsweise als Entscheidung über Zellteilung oder Zelltod, als Aktivierung bestimmter Stoff-

Abb. 1: Pipettierroboter und Mikrotiterplatte des IMR. Die Auswahl der Medien erfolgt vollautomatisiert aus bis zu sieben verschiedenen Gefäßen. Das Medium wird mit Hilfe des 24-fach-Pipettierkopfes in allen Wells der Mikrotiterplatte gleichzeitig ausgetauscht, die Zellen werden vollautomatisch mikroskopiert und ihr Metabolismus analysiert

wechselwege oder als Produktion und Freisetzung von Proteinen. Die Beobachtung solcher zellulärer Signalverarbeitungsprozesse ist im Wesentlichen der Inhalt funktionaler zellulärer Versuche, wie sie etwa bei pharmakologischen Wirkstofftests in großem Umfang durchgeführt werden. Innerhalb der Forschungsarbeiten am HNLME wurde in diesem Zusammenhang der sogenannte „Intelligent Microplate Reader“ entwickelt. Durch den Einsatz planarer elektrochemischer und optochemischer Mikrosensoren werden auf dieser multiparametrischen Sensorplattform mehrere Funktionsparameter der Zellphysiologie gleichzeitig untersucht. Die Zellund Gewebekulturen werden in

1) Beitrag nach Auszügen aus: Bernhard Wolf (Hrsg.), „Bioelektronische Diagnose- und Therapiesysteme - m3: microelectronic meets medicine®“, ISBN: 978-3-8440-0831-9, 2012, Shaker Verlag Aachen.

speziellen Sensor-Testplatten kultiviert und in Echtzeit analysiert, so dass die Messdaten auch mit statistischen Methoden auswertbar sind. Die Hardware der IMRPlattform besteht aus einem Pipettierroboter, einem Klimatisierungssystem, wahlweise einer Ausleseeinheit für optochemische Sensoren oder einem vollautomatisierten Prozessmikroskop sowie einer elektronischen Einheit zum Auslesen elektrischer Impedanzsensoren. Die Zellen bzw. Gewebeproben werden auf einer sensorbestückten Multiwellplatte (Abb. 1) kultiviert. Die Anwendungsgebiete dieses Systems reichen von der zellbiologischen und pharmakologischen Forschung über klinisch-diagnostische Tests bis hin zur Umweltanalytik. In laufenden Versuchen wird der-

Elektronik

Abb. 2: IMOLA-IVD zur Durchführung der „label-free cell-assays“ und ein Analysechip

zeit insbesondere der Einfluss verschiedener Chemotherapeutika auf humane Tumorproben erforscht, sowie eine klinische Studie dazu vorbereitet. Eine weitere Methode der Wirkstoffsuche an Zellen ist die der „label-free cell-based assays“. Bei diesen Versuchen – sehr häufig in einem Ressourcensparenden „cellon-a-chip“ Format realisiert – werden Zell- oder Gewebekulturen durch Mikrosensoren in Realzeit analysiert. Im Gegensatz zu vielen Assays, bei denen Aktivitäten einzelner Signalwege beobachtet werden, steht hier eher das integrale Reaktionsverhalten der Zelle im Mittelpunkt. Diese Methode wird seit einigen Jahren erfolgreich durch das am Lehrstuhl entwickelte IMOLA-IVD (Abb. 2) Messsystem zusammen mit der cellasys GmbH, umgesetzt. Neuerdings kann das zellbasierte Messsystem auch durch die Kombination mit dreidimensionalen Gewebeschnitten für Toxizitätsanalysen eingesetzt werden [1]. So wurden kürzlich dreidimensionale Leber-Zellen auf BioChips immobilisiert und deren Reaktion auf toxische Substanzen untersucht. In bisherigen Tests wurden meist zweidimensionale Zellen immobilisiert. Dabei behalten die Zellkulturen jedoch nicht all ihre Eigenschaften bei, wodurch diese Versuche weniger aussagekräftig für bestimmte toxikologische Effekte am Menschen sind. Auch im Bereich der Lebensmittelanalyse kann durch die Anwendung speziell entwickelter bioelektronischer Mikrosensoren die

Toxizität von Stoffen, sowie deren Wirkung auf den Menschen, präzise erfasst werden: In jüngster Vergangenheit wurden vermehrt minderwertige Lebensmittel wie „Gammelfleisch“ oder

Vitalität von Hefezellen untersucht werden. Ihre Genome lassen sich in ihrer systemischen metabolischen Wirkungskette mit dem des menschlichen Stoffwechsels vergleichen womit die Daten auf humane Testansätze transferierbar sind. Das im Projekt entwickelte neue Bauelement (cellristor®2) misst die Veränderung der metabolischen Aktivität vor und nach Zugabe der Testsubstanz, und leitet die analog aufbereiteten, digital verarbeiteten Daten an eine Internetdatenbank weiter. Nach der Messdatenanaly-

Abb. 3: Mobile Bioanalyseplattform zur Verwendung in der Bioanalytik mit Cellristoren

„gepanschter Wein“ in Umlauf gebracht, welche lediglich durch zeit- und kostenintensive Untersuchungen in Speziallabors analysiert werden konnten. Mit einem am HNLME entwickelten, miniaturisierten Handheld Gerät („Mikrola“), können solche Analysen inzwischen einfach und schnell vor Ort durchgeführt werden (Abb. 3). Hierbei werden lebende Zellen als Signalwandler benutzt: durch Beobachtung der Veränderungen ihres Verhaltens ermöglichen sie es, Aussagen zur Toxizität des zugegebenen Stoffes zu geben. In den dazu durchgeführten Versuchen konnte der Einfluss von handelsüblichen ObstSpritzmitteln (Fungizide) auf die

se erhält der Nutzer direkte Rückmeldung und entsprechende Ergebnisse aus der Bewertung von Substanzen.

Telemedizinische Lösungen für Diagnostik und Therapie Neben der Bioanalyse entwickelt und realisiert der Heinz NixdorfLehrstuhl für Medizinische Elektronik seit mehr als zehn Jahren innovative, elektronische Konzepte, die eine möglichst selbstbestimmte Lebensführung und Erhaltung der Gesundheit in jedem Alter erlauben [2, 3]. Unter Einbeziehung sensorgestützter Telemedizingeräte und modernster IT-Technologie entstehen hier vielfältige Produkte und Lösungen. Beispielsweise

2) Cellristor ist ein eingetragenes Markenzeichen des Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik der Technischen Universität München.

Elektronik

Telemedizinische Diagnose und Therapie von Atemwegserkrankungen

Abb. 4: Das COMES® Gesamtkonzept: Cognitive Medizinische Systeme als intelligentes telemedizinisches Assistenzsystem begleiten den Nutzer in allen Lebenslagen und zu jedem Ort

spielt das entwickelte COMES®3System (COgnitive MEdizinische Systeme) hierbei eine besonders wichtige Rolle. COMES® ist eine mobile Diagnose- und Therapieplattform. Sie ermöglicht die Verknüpfung von biomedizinischen Sensoren für die Erfassung von Blutdruck, Glucose, Aktivität, Gewicht u.v.m., mit elektronischen Medien und telematisch orientierten Datenbanken. Regelmäßige Messungen physiologischer Parameter geben dem behandelnden Arzt und dem Patienten durch das System einen Überblick über die gesundheitliche Entwicklung des jeweiligen Nutzers. Mit der speziell entwickelten COMES Applikation für ein Smartphone oder die Set Top Box, werden die Werte von drahtlos angebundenen Sensoren einfach erfasst und an COMES® sicher übertragen. Die Daten, Auswertungen und Rückmeldungen können an den Endgeräten oder mittels Web Browser verfolgt werden. Die Rückmeldungen an den Patienten können zum Beispiel auch in Form von akustischem „Biofeedback“ erfolgen. Das heißt, daß akustische Signale metabolische

und zentralnervöse Funktionen modulieren und physiologische Wirkungen beim Menschen hervorrufen können. Speziell die blutdrucksenkende Wirkung bestimmter iterativer Klangmuster als Interventionsmöglichkeit bei essentieller Hypertonie wird mit COMES® untersucht. Neben nichtmedikamentösen Therapien wie dem akustischen Biofeedback, können ebenso zirkadiane oder genderspezifische Einflüsse auf den Blutdruck- bzw. den Therapieverlauf erforscht werden [4].

In Zusammenarbeit mit der sendsor GmbH wurde eine weitere Methode zur telemedizinischen Diagnose und Therapie von Atemwegserkrankungen erarbeitet und umgesetzt. Bei dieser Methode wird ein System, bestehend aus einem Spirometer zur Diagnose für den Arzt, einem telemedizinischem Peak-Flow-Messgerät zur Überwachung des Krankheitsverlaufes und einem telemedizinischen Inhalator, eingesetzt. Das Spirometersystem ist so aufgebaut, dass bei der Diagnose alle für die Therapie nötigen Werte erfasst und sofort elektronisch an das Peak-Flow-Meter und den Inhalator übertragen werden. Somit kann auf die Bestimmung des maximalen Peak-Flow seitens des Arztes verzichtet werden. Ebenso hat er die Möglichkeit die Mitarbeit seines Patienten zu verifizieren. Dieser hingegen wird telemedizinisch über die notwendige Medikamenteneinnahme informiert und kann sich bei Bedarf beispielsweise auch daran automatisch erinnern lassen. Der Patient profitiert von der vereinfachten Messtechnik, da er ein auf ihn besser abgestimmtes The-

Abb. 5: Spirometer mit telematisch angebundenem Applikator mit geregelter Wirkstoffabgabe

3) COMES® ist eine Entwicklung des Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik der Technischen Universität München und seinen Partnern sowie eingetragenes Warenzeichen des Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik der Technischen Universität München.

Elektronik rapieverfahren verwenden kann. Die Messergebnisse seiner Untersuchung können zum Beispiel im Falle einer Asthmatherapie direkt für seine im häuslichen Umfeld durchgeführte, eigenverantwortliche Therapie verwendet werden.

Telemedizinische Implantate für Diagnose und Therapie Mit den großen Fortschritten in der Mikrosystemtechnik der letzten Jahrzehnte können intelligente Systeme realisiert werden, die kontinuierlich relevante Parameter in Geweben und Gewebsflüssigkeiten messen. Außerdem befinden sich geschlossene Regelsysteme sogenannte Closed-Loop-Systeme - in der Entwicklung: diese können feedbackgesteuert Wirkstoffe über ein lokal implantiertes Dosiersystem abgeben. In unseren Laboren wurde in drei Forschungsprojekten („INTELLITUM“, „THEMIC“ und „EvoPot“) in dreijähriger Forschungsarbeit die prinzipielle Umsetzbarkeit solcher Systeme demonstriert. Ziel dabei war es, die aus der in-vitro Forschung bekannten Messprinzipien auf eine in-vivo Umgebung zu portieren. Auf dem Weg zum Closed-LoopSystem war die „intelligente Zahnschiene“ für Bruxismus-Patienten eine wichtige Entwicklungsplattform. Sie erlaubt die Erprobung von diagnostischen und therapeutischen Maßnahmen mittels sensorischer und aktorischer Komponenten im Körper des Menschen ohne Einsatz aufwändiger Implantationsmethoden und den damit verbundenen Risiken [5,6]. Die Biss-Aktivitäten werden bei dieser Methode mittels eines pie-

zoelektrischen Sensorsystems gemessen und drahtlos an einen Empfänger übertragen, der sich am Schlafplatz oder am Körper des betroffenen Patienten befindet. Eine PC-Software erlaubt eine Analyse hinsichtlich des Zeitpunktes, der Intensität und Häufigkeit von Knirsch-Aktivitäten [7]. Gleichzeitig ist ein sofortiges taktiles (Vibration) oder akustisches Biofeedback über den Empfänger möglich [8].

IntelliTuM – Intelligentes Implantat zum Tumor Monitoring Der Gelöstsauerstoff Status im Gewebe liefert wichtige Informationen zu Krankheits- und Heilungsprozessen und kann als Indikator für Interventionen verwendet werden [9]. Hierzu wurde zusätzlich die Möglichkeit untersucht, die

Abb. 7: Implantierbarer Metabolismus-Sensor mit Auswerteelektronik und Telemetrieeinheit (links) und Komponenten eines Closed-Loop Systems zur minimal-invasiven Tumordiagnostik und Therapie (rechts)

Sensorik mit einer implantierbaren Wirkstoffpumpe zu koppeln, um so direkt lokal in Abhängigkeit des metabolischen Zustandes des Gewebes Medikamente freizusetzen. Gerade in der Tumortherapie ist dies eine vielversprechende Alternative zu systemischen Ansätzen und den damit einhergehenden Nebenwirkungen [10].

Ausblick

Abb. 6: Intelligente Zahnschiene

praktische Therapiemodelle zu integrieren und die Vergütungsszenarios zu etablieren. Denn der moderne Mensch als mündiger Patient möchte bei Behandlungskonzepten mitsprechen und mitentscheiden. Voraussetzung dafür ist Wissen und Verständnis beim Patienten, welches er sowohl durch den behandelnden Arzt erhalten kann, als auch – alternativ und ergänzend – durch objektive, neutrale und unabhängige Informationssysteme, wie sie am Heinz NixdorfLehrstuhl für Medizinische Elektronik in Zusammenarbeit mit Industriepartnern, entwickelt werden. Der Informations- und Signalverarbeitung kommt neben Fragen der Datensicherheit und Verifikation zukünftig eine große erfolgsrelevante Bedeutung zu.

Die hier vorgestellten Beispiele zeigen, dass Elektronik und Mikroelektronik im Laufe der letzten Jahre einen erheblichen Beitrag zur Verbesserung von Diagnose und Therapie leisten konnten. In weiteren Schritten ist es nun nötig, diese Ergebnisse in

Danksagung Die hier beschriebenen Forschungsarbeiten konnten nur mit dankenswerter Förderung durch die Heinz Nixdorf Stiftung, die Bayerische Forschungsstiftung, das Bundesministerium für Bildung und Forschung, die Deutsche Forschungsgemeinschaft, sowie dem Bund der Freunde der Technischen Universität München e.V., durchgeführt werden. Auch unseren zahlreichen Kooperationspartnern aus Wissenschaft und Industrie sei an dieser Stelle für die erfolgreiche Zusammenarbeit sehr herzlich gedankt, sowie allen Mitarbeitern und Studenten, die zu diesen Ergebnissen beigetragen haben.

Elektronik

Literatur

[1] B. Wolf, P. Friedrich, K. Herzog, et al.: „Elektronik für ein gesundes Leben“, in: Medizintechnik in Bayern, pp.18-27, media mind GmbH & Co. KG München, 2011. [2] B. Wolf, „Einrichtung zur Früherkennung von kritischen Gesundheitszuständen, insbesondere bei Risikopatienten,“ Offenlegungsschrift DE 100 06 598 A 1, DPMA, 2001. [3] B. Wolf: „Mobilfunk-gestützte medizinische Wissensbasis mit sensorisch interaktiven Mobiltelefonen,“ Biomedizinische Technik, Health Technologies, vol. 2, pp. 156-158, 2005. [4] P. Friedrich, D. Maroun, R. Weber, P. Martius, B. Wolf, “Innovative acoustic Biofeedback Interventions for Hypertension,” presented at the World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Munich, Germany September 7 - 12, 2009, O. Dössel, W. C. Schlegel Ed., IFMBE Proceedings 25/VII, 2009, p. 23-26, ISBN 978-3-642-03884-6 Springer Verlag Heidelberg. [5] J. Clauss, M. Sattler, W.-D. Seeher, B. Wolf, “In-vivo monito-

ring of bruxism with an intelligent tooth splint –Reliability and validity,” presented at the World Congress on Medical Physics and Bio-medical Engineering 2009, IFMBE Proceedings, vol. 25/XI, pp. 108, 2009. [6] K. Vahle-Hinz, J. Clauss, B. Wolf, O. Ahlers, „Vergleich eines drahtlosen Bruxismus-sensors zur Integration in eine Okklusionsschiene mit EMG-Messungen,“ presented at the DGFDT 2008 – 41. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Funktionsdiagnostik und Therapie, Bad Homburg, Germany, November 28-29, 2008. [7] K. Vahle-Hinz, J. Clauss, W.-D. Seeher, B. Wolf, A. Rybczynski, M.O. Ahlers, “Development of a wireless measuring system for bruxism integrated into occlusal splint,” Journal of Craniomandibular Function 1, vol. 2, pp.125, 2009. [8] G. Clark, J. Beemsterboer, J. Rugh, “The treatment of nocturnal bruxism using contingent EMG feedback with an arousal task,” Behav-. Res. & Therapy, vol. 19, pp. 451- 455, 1981. [9] P. Vaupel, „The role of hypoxia-induced factors in tumor

progression,“ The Oncologist, vol. 9, p. 10, 2004. [10] K. Aigner, „Regionale Chemotherapie beim primären und metastasierten Mammakarzinom,“ Deutsche Zeitschrift für Onkologie, vol. 41, pp. 61-64, 2009. Kontakt: M.A. Karolin Herzog

Technische Universität München Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik Tel: 089/28922967 herzog.ka@tum.de

Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Wolf

Technische Universität München Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik Tel: 089/28922948 wolf@tum.de Theresienstr 90 / Gebäude N3 80333 München www.lme.ei.tum.de/

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