Smart Systems

Fraunhofer IPMS: Hochpräzise Bilder und Laser für schnellere, exaktere Therapien

16. Januar 2025. Besonders in der Medizin und Bioanalytik müssen Ergebnisse exakt und zuverlässig ermittelt werden. Die optischen Systeme des Fraunhofer IPMS ermöglichen eine Positionskontrolle und schonende Analysemöglichkeiten, welche präzise Ergebnisse in kürzester Zeit realisieren. Die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten von Mikroscannern in der Medizin umfassen unter anderem die Bildaufnahme für medizinische Endoskopie, die konfokale Mikroskopie, Fluoreszenzmikroskopie oder Spektroskopie.

2-dimensionaler magnetischer Vektorscanner. Foto: Fraunhofer IPMS

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Elektronik·Forschung & Entwicklung

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Das Fraunhofer IPMS verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von kundenspezifischen, hochminiaturisierten MEMS-Scannern. Die Mikroscanner zeichnen sich durch große Scanwinkel und hohe Scanfrequenzen aus und zeigen eine hervorragende Langzeitstabilität. Damit sind sie in der Lage, umfassende und hochauflösende medizinische Bilder zu erzeugen, die auch nach einer langen Einsatzdauer noch gute Ergebnisse zeigen. Eine neue Entwicklung des Instituts, die ersten hybriden 2D-Vektorscannermodule mit elektromagnetischem Antrieb, erlauben die zweidimensionale, quasistatische Auslenkung bei größeren Spiegelaperturen sowie eine hohe vektorielle Positioniergeschwindigkeit.

Mikroscannerspiegel ermöglichen durch die räumliche Strahlablenkung mittels Rotation und Translation das exakte und schnelle Projizieren oder Abtasten verschiedenster Materialien und Objekte. Durch die Fraunhofer-IPMS-eigene Herstellungstechnologie verfügen die MEMS-Scanner über hohe Miniaturisierung, ermüdungsfreie SCS-Mechanik (single crystalline silicon), integrierte Positionssensorik und hohe erreichbare Scanfrequenzen. Die 1- oder 2-dimensionale Ausführung kann in einer beliebigen Kombination von quasi-statischen und resonanten Antrieben erfolgen. Deshalb ist ein sehr breiter Designraum für zahlreiche Einsatzmöglichkeiten der MEMS-Scanner adressierbar.

Die Mikroscanner des Fraunhofer IPMS werden beispielsweise in einem Therapielaser zur Behandlung von Augenerkrankungen verwendet sowie in der Endoskopie, der Spektroskopie oder der medizinischen Mikroskopie. Der Einsatz in modernen Laser-Scanning-Mikroskopen unter Verwendung von Fluoreszenzmarkern erlaubt es, noch im Operationsaal festzustellen, wie viel Gewebe von Tumorzellen betroffen ist – und zwar im Nanometerbereich. Umliegendes, gesundes Gewebe wird somit geschont.

Ganzheitliches Angebot für Entwickler und Hersteller

Die am IPMS entwickelten Regelalgorithmen für die unterschiedlichen Scan-Module sorgen für eine hochgenaue Positionierung der reflektierenden Spiegelplatte. Diese können auf die digitale Ansteuerung der kundenseitigen Systemelektronik (FPGA oder Mikrokontroller) übertragen werden. Darüber hinaus werden Customer Evaluation Kits angeboten, mit welchen Kunden und Partner die Module in ihren spezifischen Anwendungsszenarien testen können. Am Fraunhofer IPMS sind Mikroscanner in allen Kombinationen von vektorieller (quasi-statischer) und resonanter Strahlpositionierung als 1D- oder 2D-Kippspiegel bzw. Translationsspiegel realisierbar und können mit derselben Herstellungstechnologie (AME75) umgesetzt werden.

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