Standort Villingen-Schwenningen. Standort Freiburg. internet

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1 Jahresbericht 2013

2 Kontakt Standort Villingen-Schwenningen Telefon Fax HSG-IMIT Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft e.v. Wilhelm-Schickard-Str Villingen-Schwenningen Standort Freiburg Telefon Fax internet Georges-Köhler-Allee Freiburg Abbildung Titelseite MEMS-basierter Atemstromsensor zur Messung der Atmung, der korrekten Herzdruckmassage, Prüfung der Atemwege, sowie die Taktgabe zur korrekten Frequenz der Herzdruckmassage 2

3 Grusswort GruSSwort Sehr geehrte Damen und Herren, im Jahr 2013 haben wir das 25-jährige Jubiläum des HSG-IMIT gefeiert. Bei unserer Gründung Ende der 80er Jahre war die Mikrosystemtechnik, also die Kombination aus Mikrotechnik und Informationstechnik, noch eine reine Zukunftsvision. Man konnte damals nur erahnen, dass diese Schlüsseltechnologie einmal unser aller Leben beeinflussen würde. Heute tragen wir mit unseren Smartphones ständig ein Dutzend Mikrosystemtechnik-Produkte bei uns und die Vielzahl an Mikrosystemtechnik-Sensoren im Auto wacht täglich wie ein Schutzengel über uns. 25 Jahre sind für eine Schlüsseltechnologie eine sehr lange Zeit. Die Strategie frühzeitig auf die Mikrosystemtechnik zu setzen, ist für das Land jedoch voll aufgegangen. Die Industrie in Baden-Württemberg ist im weltweiten Vergleich hervorragend aufgestellt. Durch Mikro- und Informationstechnik ist es ihr branchenübergreifend möglich, immer intelligentere Produkte zu entwickeln und erfolgreich zu vermarkten. Dies sichert Arbeitsplätze und damit den Lebensstandard in unserem Land. Die Mikrosystemtechnik gehört darüber hinaus noch lange nicht zum alten Eisen. Vorreiter waren in den 90er Jahren Anwendungen im Automobil mit einem Bedarf von hunderten Millionen von Sensoren. Im neuen Millennium kamen Smartphones, Tablets und Spielkonsolen hinzu mit einem Bedarf an vielen Milliarden Sensoren. Heute diskutieren wir mit unseren Kunden Themen wie Industrie 4.0, das Internet der Dinge sowie sogenannte Cyber-Physische Systeme mit einem Bedarf an Trillionen von Sensoren. Wir erleben die Mikrosystemtechnik in unserem Jubiläumsjahr also spannender und dynamischer als je zuvor! lung ist der Zuschuss, den wir vom Land erhalten, über einen 5-Jahres Zeitraum und mit einer jährlichen Steigerungsrate von 3% festgelegt. Dieser Zuschuss betrug im Jahr 2013 etwa 23% unseres Haushalts. Die Umstellung ermöglicht uns in erfolgreichen Jahren Rücklagen zu bilden sowie Investitionen nachhaltiger zu planen. Wir danken hierfür dem Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg, das diesbezüglich einen Vorschlag des Rechnungshofes umgesetzt hat. Ein wichtiger Schritt war 2013 die komplette Erneuerung der nasschemischen Prozessierung sowie der Reinstwasseranlage im Reinraum, dem Herzstück des HSG-IMIT. Durch diese Modernisierung können wir nun durchgehend 6-Zoll-Wafer prozessieren und sind mit unserem Reinraum nun auf dem neusten Stand der Technik. Ein weiteres Highlight war für uns Ende Oktober die Ausrichtung der internationalen Konferenz Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS) auf der Messe Freiburg. Wir konnten über internationale Besucher in Freiburg begrüßen und haben damit einen neuen Besucherrekord erzielt. An dieser Stelle möchten wir uns sehr herzlich bei unseren engagierten Mitarbeitern sowie unseren Kunden und Partnern bedanken, ohne die solche Meilensteine nicht möglich gewesen wären! Wir freuen uns nun, Ihnen unsere Forschungsergebnisse auf den nächsten Seiten präsentieren zu dürfen und wünschen viel Spaß beim Lesen! Ihre Institutsleiter des HSG-IMIT Das 25. Jahr war für das HSG-IMIT auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ein herausragend erfolgreiches Jahr! Wir konnten unseren Gesamthaushalt um 18% auf insgesamt 13,3 Mio. Euro und unsere direkten Einnahmen aus der Industrie sogar um 73% auf 6,6 Mio. Euro steigern. Diese Indikatoren zeigen, dass sich das HSG-IMIT als wichtiger und zuverlässiger Partner der Industrie im Bereich der Auftragsforschung sowie der Fertigung von Mikrosystemen etabliert hat. Ein wichtiger Meilenstein für alle 12 Institute der Innovationsallianz Baden-Württemberg war im zurückliegenden Jahr die Umstellung von einer Fehlbedarfsfinanzierung auf eine Festbetragsfinanzierung. Durch diese Umstel- Prof. Dr. H. Reinecke, Prof. Dr. R. Zengerle, Prof. Dr. Y. Manoli 3

4 Inhaltsverzeichnis Kontakt...2 Grußwort...3 Inhaltsverzeichnis...4 Die Hahn-Schickard-Gesellschaft...5 Organe und Organisation der HSG...6 Vorstand und Aufsichtsrat...7 Mitgliedschaft bei der HSG...8 Das HSG-IMIT...9 Struktur und Ansprechpartner...10 Das Institut in Zahlen...11 Stärken bündeln Synergien nutzen...12 Highlights Funktionale Beschichtung auf kleinsten dreidimensionalen Oberflächen...14 MEMS-basierter Atemstromsensor revolutioniert medizinische Erstversorgung...15 HSG-IMIT Nährboden für Ausgründungen...16 Investitionen sichern Zukunftsfähigkeit des Reinraums...17 Energie aus Schritt und Tritt...18 HSG-4S: Smart Sensors, Systems and Solutions...19 Inertialsensorik für einen selbstbestimmten Lebensalltag...20 LabTube Eine innovative Plattform zur Automatisierung von Laborprozessen...21 Erweiterung der Fertigungskapazitäten von Lab-on-a-Chip Testträgern für deren klinische Validierung...22 Stickpacks für die langzeitstabile Vorlagerung von Reagenzien in Lab-on-a-Chip-Systemen...23 Smartphone-basiertes optisches Auslesegerät für in-vitro Diagnostik und Bioanalytik...24 Publikationen...25 Mitwirkung in Gremien...26 Bachelorarbeiten, Masterarbeiten...27 Diplomarbeiten, Promotionen...28 Publikationen in Journalen und Büchern...28 Publikationen auf Kongressen, Tagungen und Workshops...31 Patente...37 Deutsche Gebrauchsmuster...38 Impressum

5 die Die hahn-schickard-gesellschaft Hahn-Schickard-Gesellschaft Die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.v. Anwendungsorientierte Forschung in der Mikrosystemtechnik und die Umsetzung der Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis bilden die Schwerpunkte der Hahn- Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.v. (HSG). Die HSG ist eine gemeinnützige baden-württembergische Vereinigung von Industrieunternehmen und privaten Förderern. Sie besteht seit 1955 und trägt heute zwei renommierte Institute: Das Institut für Mikroaufbautechnik (HSG-IMAT) in Stuttgart und das Institut für Mikro- und Informationstechnik (HSG-IMIT) in Villingen-Schwenningen und Freiburg. Die HSG ist ihrer Gründungsidee treu geblieben und baut Brücken zwischen Industrie und Spitzenforschung im Einklang mit der sozialen Verantwortung für Region, Mitarbeiter, Partner und Umwelt. Industrie- und Dienstleistungsunternehmen, insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen, sowie die öffentliche Hand sind Vertragspartner der HSG-Institute. In deren Auftrag bearbeiten sie zukunftsorientierte Entwicklungs- und Forschungsprojekte. Die Institute der HSG setzen Ideen in realistische Entwicklungen und konkrete Innovationen um und stärken somit die regionale, nationale und internationale Wettbewerbsfähigkeit von Industrieunternehmen. Damit tragen sie zur Stärkung des Wirtschaftsstandortes Deutschland bei. Die HSG beschäftigte im Berichtsjahr 2013 mehr als 180 Mitarbeite rinnen und Mitarbeiter bei einem Betriebshaushalt von 16,8 Mio. Euro. Strömungssensor in 3D-MID-Gehäuse 5

6 Die Hahn-Schickard-Gesellschaft Organe und Organisation der HSG MitGLiederversammlung Kontrolle aufsichtsrat Vorsitzender: MinDirig G. Leßnerkraus (jeweils 4 Mitglieder aus Wirtschaft, Wissenschaft und Behörden) Strategische Kontrolle vorstand Vorsitzender: Dr. H. Stallforth Geschäftsführer: C. Pecha Führung des Vereins Leiter: sitz: Prof. Dr. Y. Manoli Prof. Dr. H. Reinecke Prof. Dr. R. Zengerle Villingen-Schwenningen, Freiburg Zentrale Dienste HSG C. Pecha Leiter: Prof. Dr. H. Kück Sitz: stuttgart 6

7 die Die hahn-schickard-gesellschaft Hahn-Schickard-Gesellschaft Vorstand und Aufsichtsrat Vorstand Vorsitzender: Dr. Harald Stallforth AESCULAP AG Stellv. Vorsitzende: Ernst Kellermann Uwe Remer (bis Januar 2014) Dr. Wolfgang Spreitzer Marquardt GmbH 2E mechatronic GmbH & Co. KG GrunER AG Schatzmeister: Thomas Albiez IHK Schwarzwald-Baar-Heuberg ständiger Gast: Dr. Volker Nestle Festo AG & Co. KG Aufsichtsrat Vorsitzender: Ministerialdirigent Günther Leßnerkraus Dr. Georg Bischopink Prof. Dr. Volker Saile (bis Mai 2013) Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza (ab Mai 2013) Eckehardt Keip Dr. Rupert Kubon Dr. Mirko Lehmann Prof. Dr. Michael Auer Prof. Dr. Ulrich Mescheder Prof. Dr. Wolfgang Osten Prof. Dr.-Ing. Peter Post Prof. Dr. Jürgen Rühe (bis Mai 2013) Prof. Dr. Ulrike Wallrabe (ab Mai 2013) Ministerialrätin Susanne Ahmed Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg Robert Bosch GmbH Karlsruher Institut für Technologie Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Institut für Technologie Northrop Grumman LITEF GmbH Oberbürgermeister Große Kreisstadt Villingen-Schwenningen IST AG Steinbeis-Stiftung Hochschule Furtwangen, Institut für angewandte Forschung Institut für Technische Optik, universität Stuttgart Festo AG & Co. KG Institut für Mikrosystemtechnik, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Mikrosystemtechnik, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg Stand: 02/2014 7

8 die hahn-schickard-gesellschaft Mitgliedschaft bei der HSG Mehr als 60 Unternehmen sind Mitglied der HSG. Als Mitglied der HSG unterstützen Sie nicht nur die wissenschaftlichen und wirtschaftspolitischen Ziele der Gesellschaft, Sie partizipieren auch an den Leistungen - insbesondere dem Networking beider Institute. Wenn es um Förder projekte oder die Vermittlung von Partnern geht, eröffnet sich Ihnen ein weiter Kreis an nationalen und internationalen Projekten und Kontakten für Ihr Geschäft. Werden auch Sie Mitglied! CHRISTOPH MIETHKE GMBH & CO. KG 8 Auszug aus unseren Mitgliedern

9 die hahn-schickard-gesellschaft Das HSG-IMIT Das HSG-IMIT Institut für Mikro- und Informationstechnik Das HSG-IMIT steht für industrienahe, anwendungsorientierte Forschung, Entwicklung und Fertigung in der Mikrosystemtechnik. Es beschäftigt etwa 130 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei einem Haushalt von 13,3 Mio. Euro. In vertrauensvoller Zusammenarbeit mit der Industrie realisiert das HSG-IMIT innovative Produkte und Technologien in den Zukunftsfeldern Nachhaltige Mobilität, Umwelt- und Ressourcenschonung, Gesundheit und Pflege sowie Information und Kommunikation. Davon profitieren die Bereiche Maschinenbau, Automobiltechnik, Luftund Klimatechnik, Medizintechnik, Mikroelektronik, Diagnostik sowie die Luftfahrtindustrie. Das HSG-IMIT arbeitet entsprechend einem nach DIN ISO 9001:2008 zertifizierten Qualitätsmanagementsystem und ist darüber hinaus auch nach weiteren Normen auditiert. Dies ermöglicht die Forschung und Entwicklung mit Partnern in reglementierten Märkten wie dem Automobilbau, dem Luftverkehr, der Sicherheitstechnik oder der Medizintechnik und Diagnostik. Zu den herausragenden Stärken zählen die Gesamtbetreuung und Verantwortung von der Idee bis zur Produktion sowie die kurze Time-to-market -Spanne. Das Angebot des HSG-IMIT umfasst auch die Herstellung von kleineren und mittleren Serien sowie die Überleitung in die Großserienfertigung. Kompetenzen: Sensorentwicklung Design & Entwurf Simulation Herstellung Verifikation & Test Systemintegration Aktorik Mikrodosierung Energy Harvesting Sensorfusion Low Power Elektronik Wireless-Kommunikation Test- und Prüfsysteme Sensor- und Systemfertigung Silizium-Mikromechanik Aufbau- und Verbindungstechnik Prozessentwicklung Fertigung von Mustern sowie kleinen und mittleren Serien nach DIN ISO 9001:2008 Diagnostische Plattformen Design & Entwurf Assay-Entwicklung und Assay-Integration Kunststofftechnologien Zertifiziert nach DIN ISO 9001:2008 HSG-IMIT (Standort Villingen-Schwenningen) HSG-IMIT (Standort Freiburg) 9

10 Das HSg-IMIT Struktur und Ansprechpartner Zentrale Dienste HSG C. Pecha HSG-IMIT institutsleitung Business Development R. Günzler Qualitätsmanagement H. Glosch Sensoren & Systeme D. Mintenbeck Mikrofluidik R. Zengerle Mikrotechnologie P. Nommensen Lab-on-a-Chip F. von Stetten D. Mark Elektronische Systeme MikroMedizin Wafertechnologie Zentrifugale Mikrofluidik LabDisk & LabTube Energieautonome Systeme Thermische Sensoren Aufbau & Verbindungstechnik Nukleinsäureassays & Immunoassays Inertiale Sensorsysteme Prototyping & Foundry Services Fluidik, Messen & Modellieren Institutsleitung: Prof. Dr. R. Zengerle (Sprecher) Prof. Dr. Y. Manoli Prof. Dr. H. Reinecke Business Development: Dr. R. Günzler Telefon: Qualitätsmanagement: H. Glosch Telefon: Zentrale Dienste HSG: C. Pecha (Geschäftsführer HSG) Telefon: Sensoren & Systeme: D. Mintenbeck Telefon: Mikrofluidik: Prof. Dr. R. Zengerle Telefon: Mikrotechnologie: P. Nommensen Telefon: Lab-on-a-Chip: Dr. F. von Stetten Telefon: Dr. D. Mark Telefon:

11 die hahn-schickard-gesellschaft Das HSG-IMIT Das Institut in Zahlen Entwicklung des Haushalts in T Euro Entwicklung der Investitionen in T Euro Entwicklung der Personalstärke in Fte 11

12 Das HSg-IMIT Stärken bündeln Synergien nutzen Networking ist unser Erfolgskonzept für den schnellen Aufbau von Know-how. Für die Mikrosystemtechnik und die Miniaturisierung haben wir ein stabiles Netz geknüpft. Es verbindet Ausbildung und Lehre, Forschung und Entwicklung, Produktion und Vermarktung und liefert fruchtbare Synergien. Im weltweiten Verbund mit anderen Forschungseinrichtungen generieren die HSG-Institute laufend neues Wissen, das sie in eigene Projekte einfließen lassen. Nachwuchskräfte bringen zusätzlich Dynamik, Ideen und Innovationskraft in den Verbund ein. So garantieren wir, jederzeit auf dem aktuellen Stand der Technik zu sein. Diesen Technologievorsprung geben wir unmittelbar an unsere Kunden, Mitglieder und Partner weiter! Auszug aus unseren Netzwerken und Kooperationen 12

13 Highlights 2013 Funktionale Beschichtung auf kleinsten dreidimensionalen Oberflächen MEMS-basierter Atemstromsensor revolutioniert medizinische Erstversorgung HSG-IMIT Nährboden für Ausgründungen Investitionen sichern Zukunftsfähigkeit des Reinraums Energie aus Schritt und Tritt HSG-4S: Smart Sensors, Systems and Solutions Inertialsensorik für einen selbstbestimmten Lebensalltag LabTube Eine innovative Plattform zur Automatisierung von Laborprozessen Erweiterung der Fertigungskapazitäten von Lab-on-a-Chip Testträgern für deren klinische Validierung Stickpacks für die langzeitstabile Vorlagerung von Reagenzien in Lab-on-a-Chip-Systemen Smartphone-basiertes optisches Auslesegerät für in-vitro Diagnostik und Bioanalytik 13

14 Funktionale Beschichtung auf kleinsten dreidimensionalen Oberflächen Isolation und Korrosion, Verschleißschutz und Selbstreinigung, medizinische Zulassung und gutes Aussehen: Oberflächen entscheiden auch bei miniaturisierten Systemen über die Funktion alität, die Langzeiteigenschaften oder die qualitative hochwertige Anmutung. Das HSG-IMit hat ein Verfahren entwickelt, welches ein Aufbringen dünnster Schichten mit den gewünschten Eigenschaften ermöglicht und diese zusammen mit Anwendern erprobt. Die Eigenschaften der Oberflächen hängen vom Material der Beschichtungen und den Prozessen zu deren Abscheidung ab. Die vom HSG-IMIT bisher aufgebrachten funktionalen, polymeren Oberflächen entstehen durch Plasma-, Lackier- oder auch elektrostatische Beschichtungsverfahren. Häufig entstehen in den Schichten jedoch mechanische Spannungen; die Haftkräfte zwischen der entstehenden Beschichtung und dem Basismaterial sind unzureichend oder eine örtliche Beschichtung ist schwierig. Das HSG-IMIT hat daher ein Verfahren entwickelt, das zur Abscheidung von thermoplastischen Fluorpolymeren (z.b. FEP, ECTFE, PFA) in Schichtdicken von wenigen Mikrometern bis hin zu mehreren hundert Mikrometern eingesetzt werden kann. Polymere können dann an eine Oberfläche herangezogen werden und diese beschichten. Wird dieser Prozess in einer Flüssigkeit betrieben, bezeichnet man ihn als elektrophoretische Abscheidung. Sowohl die Materialien als auch das Verfahren sind jeweils aus der Beschichtung von makroskopischen Bauteilen wie z.b. Autokarosserien bekannt. Die Kombination von Prozess und Material ermöglicht jedoch erstmals das Beschichten kleinster dreidimensionaler Bauteile mit den gewünschten Polymeren. Neben den definierten Materialeigenschaften und der Variabilität in der Beschichtungsstärke weist das neue Verfahren noch weitere Vorteile auf: Reproduzierbare Materialeigenschaften Gleichmäßige Beschichtung komplexer Gebilde Gleichzeitige Beschichtung makroskopischer und mikroskopischer Teilbereiche Ressourcenschonende Abscheidung Umweltschonende Beschichtung Typische Anwendungsfelder liegen im Bereich der Medizintechnik, der Batterietechnik, der optischen Technologie oder auch in der allgemeinen Modifizierung und Funktionalisierung von Sensoren. Als Basis dient die Eigenschaft der Polymere, sich in einem elektrischen Feld aufzuladen. Die temporär geladenen Ansprechpartner: Prof. Dr. Holger Reinecke Telefon:

15 MEMS-basierter Atemstromsensor revolutioniert medizinische Erstversorgung Rund Menschen in Europa erleiden jedes Jahr einen plötzlichen Herztod. Ein großer Teil der Betroffenen könnte laut dem Europäischen Rat für Wiederbelebung durch bessere Erste-Hilfe-Maßnahmen gerettet werden. Um bei einem Herzstillstand die Qualität der medizinischen Erstversorgung durch Laien zu verbessern, wurde am HSG-IMit ein MEMSbasierter Atemstromsensor entwickelt. Er kommt im Erste-Hilfe-Assistent rescue-ifil des Filterspezialisten Karl Küfner GmbH & Co. KG zum Einsatz. Bei Patienten mit einem Herzstillstand entscheiden die ersten Minuten über Leben und Tod. Atmet der Verletzte nicht, müssen die lebenswichtigen Organe dringend mit Sauerstoff versorgt werden, um bleibende Schäden zu verhindern. In dieser Situation greifen viele Ersthelfer nicht beherzt genug ein, aus Angst, Fehler zu machen und dem Verletzten zu schaden. Der Erste-Hilfe-Assistent rescue-ifil verringert diese Hürde für Ersthelfer, indem er sie Schritt für Schritt durch die notwendigen Erste-Hilfe-Maßnahmen bis zur Übergabe des Patienten an das medizinische Fachpersonal führt. rescue-ifil setzt sich zusammen aus einem am Patientenmund angeschlossenen Tubus mit integriertem Atemsensor und einer App auf dem Smartphone des Ersthelfers. Die direkt am Patienten gemessene Atemströmung ermöglicht eine Benutzerführung der Herzdruckmassage und Beatmung. Die Kernfunktionen von rescue-ifil sind die Messung der Atmung, das Prüfen der Atemwege, die Messung der korrekten Herzdruckmassage über die Atemströme sowie die Taktgabe zur korrekten Frequenz der Herzdruckmassage. Die Anleitung des Ersthelfers zur Wiederbelebung erfolgt visuell und akustisch. Zentrales Element des rescue-ifil ist ein Strömungs-Tubus mit integrierter Luftflussmessung. Der Tubus führt den Atem des Verletzten und des Spenders durch geeignete Bauform und Strömungssiebe so, dass ein Atemstromsensor den Atemfluss von Unfallopfer und Atemspender wechselseitig analysieren und speichern kann. Bei der Atemgasmessung in Form einer zuverlässigen Volumenstrommessung mit thermischen Sensoren besteht die technische Herausforderung in der hohen Atemluftfeuchte und der damit verbundenen Flüssigkeitskondensation auf dem Sensor. Für diese Anforderung wurde ein im Hauptstrom freistehender thermischer MEMS-Sensor entwickelt, der auch bei Betauung oder Abscheidung von Wassertröpfchen ein genaues Massestromsignal liefert. Der MEMS-Sensor enthält neben der thermischen Sensormembran zur Strömungsmessung eine weitere Membran, die zur dynamischen Temperaturmessung des Atemgases und zur Detektion von Feuchte verwendet wird. Über eine Kondensatheizung kann die notwendige Wärmemenge erzeugt werden, um Tropfen kurzzeitig zu verdampfen oder den gesamten Sensorchip über dem Taupunkt zu temperieren. Ansprechpartner: Dr. Sophie Billat Telefon:

16 HSG-IMIT Nährboden für Ausgründungen Mit der Verapido Medical GmbH gründete sich 2013 das dritte Unternehmen aus dem HSG-IMit aus. Das hsg-imit begrüßt diese Art des Technologietransfers und fördert die Gründungsmentalität bei seinen Mitarbeitern. Mit finanzieller Förderung durch das BMWi Exist Forschungstransfer Programm wurde im April 2013 durch den geschäftsführenden Gesellschafter Dr. med. Markus Clemenz die Verapido Medical GmbH aus dem HSG-IMIT ausgegründet. Verapido entwickelt Systeme zur intradermalen Verabreichung von Medikamenten. Das HSG-IMIT unterstützt das Start-up durch sogenannte Inkubator-Leistungen, indem es dem Unternehmen weiterhin z.b. Büro-, Labor- und Reinraumarbeitsplätze zur Verfügung stellt. Inhaltlich entwickeln Dr. med. Markus Clemenz (im Bild rechts) und Dipl.-Ing. Michael Kegel (im Bild links), technischer Leiter, intradermale Verabreichungssets für flüssige Medikamente. Mittels Mikronadeltechnologie können Medikamente als Injektionen oder Infusionen mit Genauigkeiten von besser als 0,1 mm in definierte Hautschichten verabreicht werden. Das Unternehmen verfügt dabei über eine global geschützte Plattformtechnologie, die wesentliche Vorteile gegenüber der herkömmlich verwendeten, also intramuskulären, intravenösen oder auch subkutanen Verabreichung von Wirkstoffen besitzt. So ist die Aufnahme von intradermal gegebenen Biotech-Molekülen wie z.b. Insulin, Antikörpern, Proteinen oder auch Hormonen aufgrund der hervorragenden Versorgung der nur etwa 1 2 mm dicken Haut mit Lymph- und Blutgefäßen wesentlich schneller und besser als z. B. bei subkutaner Gabe, also der Verabreichung unter die Haut. Zum anderen findet man hier eine hohe Konzentration von Immunzellen, was den Vorteil hat, dass intradermal eingebrachte Wirkstoffe gezielt und sehr effizient auf das Immunsystem wirken können. Dies gilt zum Beispiel für Impfungen. In diesem Falle konnte anhand von klinischen Studien bereits gezeigt werden, dass durch die intradermale Gabe bis zu 90% des Impfstoffs eingespart werden kann, und dies bei gleicher oder sogar besserer Wirkung im Vergleich zur bisherigen intramuskulären, also tieferen Einbringung. Ein weiterer Vorteil des flachen, minimalinvasiven Einbringens ist die fast schmerzfreie Verabreichung mittels einer sehr feinen Mikronadel mit nur 0,3 mm Durchmesser, die das Risiko von Vernarbung und Infektionen deutlich reduziert. Das Gerät ermöglicht schnelle und einfache intradermale Injektionen, die standardisiert, konsistenter und sicherer werden und das Potenzial haben, die medizinische Therapie durch hohe Präzision und Fehlerfreiheit bei der Abgabe zu verbessern. Ein mögliches Anwendungsfeld sind z. B. therapeutische Krebsimpfungen. Ansprechpartner: Dr. med. Markus Clemenz Telefon: Markus.Clemenz@verapido.com 16

17 Investitionen sichern Zukunftsfähigkeit des Reinraums Mit der kompletten Erneuerung der nasschemischen Anlagen sowie der Reinstwasseraufbereitung im Reinraum des HSG-IMit stellt das Institut die Weichen für die Zukunft und ermöglicht neben der Bearbeitung von 4-Zoll-Wafern nun auch die Fertigung auf 6-Zoll-Wafern. Dank EFRE-Fördermittel in Höhe von 1,5 Mio. Euro, bereitgestellt von der Europäischen Union und dem badenwürttembergischen Ministerium für Finanzen und Wirtschaft, war das HSG-IMIT in der Lage, die Nasschemie und die Reinstwasseranlage für heutige und zukünftige Anforderungen zu erweitern. Aufgrund dieser Investition stehen im rund 600 m² großen Reinraum, der von jeher als Herzstück des Instituts gilt, nun auch Prozesse wie die galvanische Abscheidung von Loten oder die Beschichtung mit Hochleistungspolymeren zur Verfügung. Außerdem können nun neben 4-Zoll- auch 6-Zoll-Wafer prozessiert werden, wodurch sich neben einem deutlich erweiterten Dienstleistungsangebot auch eine Ver dopplung der möglichen Fertigungskapazität ergibt. Das HSG-IMIT wird somit auch zukünftig erster Ansprechpartner für Auftraggeber sein, die neben der Entwicklung von Herstellungsverfahren Einzelstücke, Muster- und Kleinserien mikrotechnischer Komponenten und Systeme benötigen, oder in den stetig wachsenden Markt der Mikrosystemtechnik einsteigen wollen, ohne eine eigene Produktionslinie aufzubauen. Diese Thematik aufgreifend, betreibt das HSG-IMIT zusammen mit dem Institut für Mikroaufbautechnik (HSG-IMAT) in Stuttgart sowie dem Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS) die Produktionsplattform PronTO des Spitzenclusters MicroTEC Südwest, die einen kalkulierbaren Einstieg in die Mikroproduktion bietet. Der Industrie wird somit ein Instrument zur Verfügung gestellt, um branchen- und stückzahlunabhängig die Anwendung verschiedenster Mikrosystemtechnologien für eigene Produktinnovationen zu erproben, einzuführen und Unterstützung beim Aufbau einer Serienfertigung zu bekommen. Die produktspezifische Qualitätssicherung im HSG-IMIT Reinraum, aufbauend auf einem Qualitätsmanagementsystem nach DIN ISO 9001:2008, erfüllt dabei auch branchenspezifische Anforderungen der Medizintechnik, Pharmazie oder Luft- und Raumfahrt. Die hervorragende, kontinuierlich steigende Auftragslage zeigt das große Vertrauen der freien Wirtschaft in die Leistungsfähigkeit des Reinraums. Immer mehr Unternehmen beauftragen das HSG-IMIT mit der Fertigung von Sensoren und Systemen, beispielsweise wurden im vergangenen Jahr ca Differenzdrucksensoren, Beschleunigungssensoren und Strömungssensoren gefertigt. Ansprechpartner: Dipl.-Phys. Peter Nommensen Telefon: Europäische Union

18 Energie aus Schritt und Tritt Mikrosysteme, die Menschen in allen Lebenslagen begleiten und unterstützen, werden künftig auch ohne Kabel oder Batterien mit Energie versorgt. Möglich machen dies die am HSG-IMit entwickelten Energy-Harvester, die Energie direkt aus der menschlichen Bewegung ernten und dabei unauffällig im Hintergrund agieren. Ist von self-sustained systems die Rede, sind sich selbst versorgende, elektronische Mikrosysteme gemeint, die nahezu überall eingesetzt werden können, um dauerhaft und unauffällig ihre Aufgaben zu erfüllen. Meist sind dies per Funk vernetzte und mit Sensoren ausgestattete Mess-, Regel- oder Schutzsysteme. Besonderes spannend ist deren Einsatz direkt am Menschen zur Überwachung der Gesundheit, zur Förderung der sportlichen Fitness, zur Unterstützung bei altersbedingten Schwächen, für direkte Hilfe in Notlagen oder einfach zur persönlichen Unterhaltung. Gemeinsamer Kern von vielen Projekten ist eine möglichst komfortable und zuverlässige Energieversorgung. Das Energy-Harvesting, das Konzept der sog. Energie-Ernte von nutzbaren Quellen direkt aus der Umgebung der Systeme, in der diese eingesetzt werden, bildet hierfür den Schlüssel. Den Entwicklern am HSG-IMIT ist es nun gelungen, die durch die Laufbewegung des Menschen entstandene Energie für den Betrieb der Elektronik und angeschlossenen Messfühler zu nutzen, so dass diese nicht mehr mit einer Batterie oder einem Akku versorgt und vor ihrem Einsatz aufgeladen werden müssen. Eine große Besonderheit ist dabei die komplette Integration der Mikro-Energie-Generatoren sowie der Sensoren und Funksysteme in die Schuhe. In einem Kooperationsprojekt mit der Visenso GmbH zur Echtzeiterfassung und Visualisierung von Biorhythmusdaten messen Sensoren beispielsweise beim Sport die Körpertemperatur sowie die Schrittfrequenz und senden diese Informationen per Funk an einen PC, ein Tablet oder ein Smartphone. Optional lassen sich die Daten zudem in einem Stereo-3D-Raum visualisieren, wodurch die sportliche Leistung und Energiegewinnung sichtbar gemacht werden können. Gemeinsam mit dem Ultramarathonläufer Jürgen Mennel wurde das System bereits getestet und der Öffentlichkeit vorgestellt. Zur Unterstützung von bewegungseingeschränkten Menschen, sei es durch Alter oder Behinderung, beschäftigen sich die Entwickler des HSG-IMIT im Rahmen des IGF-Projektes Autoschuh intensiv mit der Energieversorgung von sich selbst schließenden bzw. sich selbst öffnenden Schuhen und darüber hinaus mit dem Einsatz von Energy-Harvestern in intelligenten Prothesen. Weitere Schwerpunkte sind Messsysteme für die Erkennung der menschlichen Aktivität und die Diagnose von Bewegungen für medizinische Zwecke. Dies ist hilfreich bei der Orientierung innerhalb von Gebäuden und geschlossenen Räumen. Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Bernd Folkmer Telefon:

19 HSG-4S: Smart Sensors, Systems and Solutions Mit der Strategie hsg-4s erarbeitet das HSG-IMit wichtige Grundlagen für die Megathemen Industrie 4.0, das Internet der Dinge oder Cyber-Physische Systeme. Durch Vernetzung und mit Hilfe der Informations- und Kommunikationstechnik werden Sensoren intelligenter, leistungsfähiger und ermöglichen somit neue Lösungen. Auch wenn Mikrosysteme und Sensoren oft im Verborgenen arbeiten, kommen sie in sehr vielen und den unterschiedlichsten Gebieten wie z.b. in der industriellen Fertigung, der Medizintechnik, unterwegs in mobilen Anwendungen und zu Hause zum Einsatz. Doch was bislang als Teil eines Gerätes seine ganz spezifische Aufgabe erfüllt, wird jetzt zunehmend intelligenter (smarter) sowie kommunikationsfähig und trägt dadurch zu komplexen vernetzten Lösungen, den sog. Solutions bei. Ein maßgeblicher Treiber dieser Entwicklung ist beispielsweise die Initiative des Smart Metering / Smart Grid im Energiebereich, bei dem intelligente Zähler nicht nur den Energieverbrauch messen, sondern mit weiteren Funktionen wie der Datenspeicherung und der drahtlosen Kommunikation ausgestattet sind. Smart-Home, das intelligente Zuhause, die Industrie 4.0, auch bekannt als die vierte industrielle (R)evolution, die mobile Medizintechnik sowie ehealth sind ebenfalls Treiber dieser Entwicklung. Basis sind in allen Fällen intelligente, also smarte Sensoren, welche mit Hilfe des generischen Smart-Sensor-Modells (SSM) anwendungsspezifisch aus verschiedenen Bausteinen optimiert und modelliert werden. Neben hochintegrierter Sensorik und Auslese-Elektronik bilden sowohl Embedded-Controller, ein effizientes Energie-Management als auch verschiedene Kommunikationsbausteine den Kern des SSM. Für die Kommunikation kommen sowohl kabelgebundene als auch funkbasierte Kommunikationsstandards bzw. bei Bedarf auch individuelle Speziallösungen zum Einsatz. Neben der kommunikationstechnischen Anbindung an übergeordnete Systeme kommen zusätzlich die Visualisierung und Bedienung per Smartphone oder Tablet in Frage. Hierfür entwickelt das HSG-IMIT in kürzester Zeit und dabei professionell die passende App mit Hilfe des vielfach erprobten Software-Frameworks. Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Frank Kuhn Telefon: frank.kuhn@hsg-imit.de 19

20 Inertialsensorik für einen selbstbestimmten Lebensalltag Auf Basis inertialer Sensorsysteme entwickelt das hsg-imit in Zusammenarbeit mit dem Medizintechnikunternehmen Otto Bock HealthCare GmbH innovative Sensorik. Durch diese kann der Funktionsumfang verschiedener Produkte erhöht werden, um Menschen mit Erkrankung des Bewegungsapparates mehr Mobilität im Alltag zu ermöglichen. Die Funktionsfähigkeit des Sensors wurde am Beispiel einer Orthese gezeigt. Beinorthesen dienen u.a. einer verbesserten Sicherheit beim Stehen bzw. Gehen durch Unterstützung und Stabilisierung des Kniegelenks. Für Patienten mit andauernden neuronalen Erkrankungen des Bewegungsapparates sind sie ein unverzichtbares Hilfsmittel zur selbständigen Bewältigung ihres Alltages. Auch nach Unfällen oder Operationen leisten Orthesen wertvolle Dienste und unterstützen wirksam die schnelle Wiedererlangung der Mobilität im Verlauf des Rehabilitationsprozesses. Aus technologischer Sicht ist eine exakte und zuverlässige Messung und Analyse der aktuellen Gehsituation, vor allem in sich ständig verändernden Alltagssituationen, eine wesentliche Voraussetzung für eine situationsangepasste Orthesensteuerung. Insbesonders die Orientierung der Orthese und des Gelenks spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Auf Basis eines mikromechanischen inertialen Lagesensors wird am HSG-IMIT daran gearbeitet, die Stabilität dieser Lagemessung zu verbessern. Dies wird den Anwendungsbereich der Orthesen vergrößern und neue Funktionalitäten in Zukunft ermöglichen. Mittelfristiges Ziel der intensiven Entwicklungszusammenarbeit mit dem international renommierten Medizintechnikunternehmen Otto Bock HealthCare GmbH ist die Integration von Inertialsensoren in eine zunehmende Zahl von weiteren Anwendungen. Die Orthese EMag-Active dient dabei als erfolgversprechendes Anwendungsbeispiel. Um die technologischen Neuerungen einem möglichst breiten Patientenkreis zugänglich zu machen, liegt ein besonderer Fokus der Entwicklung auf der Reduzierung der Fertigungskosten und des Energieverbrauchs des Sensors. Um dies zu erreichen, wurden die Entwicklungsarbeiten in das europäisches Verbundprojekt 9D-Sense eingebettet, in dem neue Ansätze zur Miniaturisierung mikromechanischer Systeme und Designkonzepte zur Steigerung der Energieeffizienz hochintegrierter elektronischer Schaltkreise intensiv erforscht und weiterentwickelt werden. Ansprechpartner: Dr. Stefan Meckler Telefon:

21 LabTube Eine innovative Plattform zur Automatisierung von Laborprozessen LabTube ist eine neue Plattform für die kostengünstige und komfortable Automatisierung von Laborprozessen auf einer Standard-Laborzentrifuge. Der Anwender erhält dadurch eine wirtschaftliche Alternative zur manuellen Durchführung derartiger Prozesse und muss hierbei nicht auf kostspieligere Automatisierungslösungen wie etwa die Verwendung von Pipetierrobotern oder Laborautomaten zurückgreifen. Die Extraktion von Nukleinsäuren und Proteinen wird heute in sehr vielen Laboren noch immer manuell durchgeführt, wodurch hohe Personalkosten entstehen. Während für große Probenvolumina herkömmliche Laborautomatisierungssysteme, die auf Pipettierroboter basieren eingesetzt werden, lassen sich diese bei kleinen und mittleren Probenaufkommen aufgrund der hohen Fixkosten nicht kosteneffizient verwenden. Mit dem LabTube wird hierfür eine kostengünstige Alternative angeboten. Sämtliche, für die Nukleinsäure- und Proteinextraktionen notwendigen Schritte sind in eine funktionale Einwegkartusche implementiert und werden ausschließlich durch den Wechsel der Zentrifugalbeschleunigung gesteuert. Das LabTube hat das Format eines 50 ml Zentrifugen- Röhrchens und besteht aus einer übereinander gestapelten Anordnung von drei Kammern, den sog. Revolvern. Der oberste Revolver dient der Reagenzienvorlagerung, der mittlere Revolver dient der Durchführung Assayspezifischer Einheitsoperationen wie dem Mischen oder dem Extrahieren. Im Anschluss werden die prozessierten Reagenzien im untersten Revolver aufgefangen und separiert. Die Funktionalität des LabTubes konnte erfolgreich anhand von Praxisbeispielen aus dem Laboralltag demon striert werden. Für die vollautomatische DNA-Extraktion aus Vollblut und Pflanzenlysaten sowie für die Aufreinigung rekombinanter Proteine wurde sowohl die Ausbeute als auch Reinheit der manuellen Standards erreicht. Gleichzeitig konnte die praktische Arbeitszeit pro Extraktion von 15 Minuten auf 1 Minute verringert werden, ohne dass ein spezifisches Training des Anwenders oder der Einsatz von Spezialgeräten nötig sind. Ansprechpartner: Dr. Nils Paust Telefon: nils.paust@hsg-imit.de 21

22 Erweiterung der Fertigungskapazitäten von Lab-on-a-Chip Testträgern für deren klinische Validierung Das HSG-IMit erhielt 2013 die Bewilligung des Ministeriums für Finanzen und Wirtschaft Baden- Württemberg für die Anschaffung einer halbautomatisierten Prozesslinie zum Ausbau der Fertigungskapazität für Lab-on-a-Chip-Testträger. Die bewilligte Anlagenerweiterung ermöglicht erstmals eine Herstellung von Pilotserien in ausreichenden Losgrößen für eine hinreichende vorwettbewerbliche Erprobung und klinische Validierung. Lab-on-a-Chip-Systeme haben das große Potential, die Diagnostik in Notfallsituationen, in Krankenhäusern als auch in Entwicklungsländern zu revolutionieren. Der Anwendungsschwerpunkt liegt insbesondere im Bereich Point-of-Care, also der Vor-Ort-Diagnostik, aber auch in der Laborautomatisierung, Umweltanalytik und Sicherheit. Der Geschäftsbereich Lab-on-a-Chip konnte dabei in den vergangenen zehn Jahren ein erhebliches Knowhow bei der Miniaturisierung, Integration, Parallelisierung und Automation von biochemischen Prozessen aufbauen. In der Vergangenheit ermöglichten die technischen Anlagen am HSG-IMIT allerdings nur die Herstellung geringer Stückzahlen im Bereich von 10 bis 100 Testträgern pro Charge. Für eine ausgiebige vorwettbewerbliche Validierung der Testträger sowie für klinische Versuche reichen diese Stückzahlen jedoch nicht aus, da im Bereich der Dia- gnostik hierzu Pilotserien im Bereich von bis Stück notwendig sind. Diese Stückzahlen konnten mit der zum großen Teil manuellen Prozesskette weder qualitativ noch quantitativ geleistet werden. Aus diesem Grund wird nun am Standort Freiburg eine teilautomatisierte Prozesslinie ( ProLab ) aufgebaut und die entsprechenden Prozesse erforscht. Die Prozesslinie wird jeden Schritt vom Konzept bis zum fertigen Labormuster abbilden und dabei konsequent die Endnutzer-Perspektive und die spätere wirtschaftliche Herstellbarkeit berücksichtigen. Die Limitierung der produzierbaren Stückzahlen bei bisherigen Prototyping-Verfahren stellt insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen ein Problem dar. Aufgrund dieser Einschränkung müssen die Unternehmen derzeit über kostspielige und riskante Investitionen in Fertigungstechnologien entscheiden, bevor eine klinische Validierung erfolgt ist. Forschungsstarke Unternehmen profitieren daher von der Erweiterung und können auf das Know-how und die Infrastruktur des HSG-IMIT zurückgreifen, was wiederum die Innovationskraft der Unternehmen wesentlich stärkt. Das Vorhaben umfasst eine Investition von 1,8 Millionen Euro und wird über den Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) zu 50% ( Euro) bezuschusst. Ansprechpartner: Daniel Baumann Telefon: daniel.baumann@hsg-imit.de 22 Europäische Union

23 Stickpacks für die langzeitstabile Vorlagerung von Reagenzien in Lab-on-a-Chip-Systemen Stickpacks, eine aus der Lebensmittelindustrie bekannte Verpackung, sind maschinell leicht zu produzieren und zu befüllen. Das HSG-IMit konnte diese Verpackungsmethode miniaturisieren und kann somit nun Flüssigreagenzien sowie Feststoffe in Lab-on-a-Chip-Systemen langzeitstabil vorlagern. Stickpacks sind eine Art Schlauchbeutel aus Verbundfolie. Sie werden insbesondere im Bereich der Zuckerverpackung genutzt und jährlich in Milliarden Stückzahlen produziert. Diese Verpackungsform konnte durch das HSG-IMIT miniaturisiert werden, so dass sie sich nun auch optimal für sehr kleine Reagenzienvolumina, wie sie z.b. bei Lab-on-a-Chip-Systemen ( µl) zum Einsatz kommen, eignen. einer definierten Drehfrequenz in einem zentrifugalen Analysesystem wie der HSG-IMIT LabDisk. Die verpackten Reagenzien können dadurch automatisiert und ganz ohne zusätzliche Drucksysteme, Ventile oder Aktoren freigesetzt werden. Die Verpackung kann für Flüssigkeiten und Feststoffe angewendet werden. Sie überstand simulierte Flugtransporte sowie Langzeit-Stabilitätstests und wurde erfolgreich bei der Lab-on-a-Chip-basierten Automatisierung von Immunoassays und der Nukleinsäureanalytik eingesetzt. Die miniaturisierten Stickpacks leisten somit einen Beitrag zur kostengünstigen und anwenderfreundlichen Herstellung vollintegrierter Lab-on-a-Chip-Systeme. In den Stickpacks können Reagen zien langzeitstabil sowie geschützt vorgelagert werden. Zusätzlich sind die Stickpacks an einer Seite mit einer Sollbruchstelle ver sehen. Diese öffnet sich bei einem definierten Druck bzw. bei Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Thomas van Oordt Telefon:

24 Smartphone-basiertes optisches Auslesegerät für in-vitro Diagnostik und Bioanalytik Smartphones verfügen heute über einen enormen Funktionsumfang und sind darüber hinaus weit verbreitet. Künftig könnten Smartphones in bioanalytischen Laboren zum Einsatz kommen und dort teure, optische Auslesegeräte ersetzen. Zu deren herausragenden Eigenschaften zählen kompakte Abmessungen und große Widerstandsfähigkeit. Gleichzeitig bieten sie das Potential einer höheren Sensitivität sowie einer besseren analytischen Leistung als herkömmliche Mikrotiterplattenlesegeräte. Ein weiterer Vorteil sind die rund 10mal günstigeren Anschaffungskosten als die herkömmlicher Mikrotiterplattenlesegeräte. Das vom HSG-IMIT entwickelte Smartphone-basierte Auslesegerät ermöglicht die optische Detektion von Immunoassays und anderen biochemischen Assays, die in transparenten Testträgern wie Mikrotiterplatten oder in Lab-on-a-Chip Systemen durchgeführt werden. Das Auslesegerät kann für ein breites Spektrum an unterschiedlichen Anwendungen in der in-vitro Diagnostik Einsatz finden u.a. in der Bioanalytik, der Biosensorik, der Lab-ona-Chip-Technologie sowie in der patientennahen Analytik. Die Technologie wurde mit einem, im Haus entwickelten Immunoassay für C-reaktives Protein (CRP) validiert. Der Immunoassay basiert dabei auf einer kostengünstigen 1-Schritt-Antikörper-Immobilisierung sowie einem 1-Schritt-Kinetik-Reaktionsschema. Auf Basis der entwickelten Plattform sind zahlreiche weitere Einsatzgebiete im Bereich biochemischer Assays denkbar, z.b. der Bicinchoninsäure und Protein-Assays. Das Konzept des entwickelten Auslesegerätes nutzt Synergien mit Technologie- und Business-Trends im Mobile- Health Sektor, die auf der nächsten Generation preiswerter Smartphones basieren. Smartphones könnten sich zu einer idealen Schnittstelle zwischen der patienten nahen vor-ort Diagnostik und einem zentralen Gesundheitsmonitoring und Management entwickeln. Auch im Labor können Smartphone-basierte Auslesegeräte mit anderen Geräten und einem Labor-Informationsund Management-System einfach vernetzt werden. Das entwickelte Auslesegerät ist somit eine Antwort auf die wachsende Nachfrage und Notwendigkeit tragbarer und vernetzter Geräte sowohl für Anwendungen für die schnelle Vor-Ort-Diagnostik als auch im modernen Labor. Ansprechpartner: Dr. Felix von Stetten Telefon:

25 Seitentitel Publikationen Mitwirkung in Gremien Bachelorarbeiten, Masterarbeiten, Diplomarbeiten und Promotionen Publikationen in Journalen und Büchern Publikationen auf Kongressen, Tagungen und Workshops Patente und Gebrauchsmuster 25

26 Publikationen Mitwirkung in Gremien B. Folkmer Mitglied im AUC: ANYSYS User Club Mitglied bei NAFEMS The International Association for the Engineering Analysis Community Mitglied des Vorstandes im VDC Virtual Dimension Center Kompetenzzentrum für digitale Produktentwicklung TZ St. Georgen R. Günzler Member des Scientific Committee Smart Systems Integration Co-Chair Working Group Healthy Living, Member Executive Committee, European Technology Platform on Smart Systems Integration (EPoSS) Y. Manoli Senior Member des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Mitglied der Circuits and Systems Society des IEEE Mitglied der Solid-State Circuits Society des IEEE Mitglied der Electron Device Society des IEEE Mitglied im Editorial Board von Journal of Low Power Electronics Mitglied des VDE Mitglied im Fachausschuss GI/GMM/ITG FG2 (Entwurf von analogen Schaltungen) Gutachter in der Gutachtergruppe der Arbeitsge meinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e.v. (AiF) Gutachter der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) Mitglied im Programmkomitee IEEE International Solid- State Circuits Conference (ISSCC) Mitglied im Programmkomitee IEEE European Solid- State Circuits Conference Dekan der Technischen Fakultät der Universität Freiburg C. Pecha Mitglied im Geschäftsführerkreis der AiF- Forschungsvereinigungen Süd Aufsichtsrat Syylex AG H. Reinecke Beirat des Strittmatter-Gymnasiums ( Club of Rome Schule) St. Georgen Beirat der Perpetuum-Ebner-Stiftung, St. Georgen Kuratoriumsmitglied der Hochschule Furtwangen Aufsichtsrat MicroMountains Applications AG Villingen-Schwenningen Technical Council des European Network of Excellence 4M Beirat im Spitzencluster MicroTec Südwest Beirat im Kompetenznetzwerk Mechatronik Baden- Württemberg e. V. Jurymitglied Industriepreis 2013 Direktor des Instituts für Mikrosystemtechnik (IMTEK) S. Spieth Mitglied im Fachausschuss Implantierbare Assistenzsysteme der DGBMT M. Trächtler Mitglied im NEXUS User Supplier Club Medical Devices R. Zengerle Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften, Leopoldina Mitglied im International Steering Committee of the International Conference on Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems (Transducers) Mitglied im Scientific Program Committee at the Smart Systems Integration conference series Mitglied im Beirat des IVAM (Microtechnology and Advances Materials Network) IEEE-Mitglied Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Neuen Universitätsstiftung Freiburg 26

27 die hahn-schickard-gesellschaft Publikationen Mitwirkung in Gremien R. Zengerle Mitglied des GMM VDE/VDI Ausschusses, FB 4.1 Grundsatzfragen der Mikrosystemtechnik und Nanotechnologie (VDE/VDI-Gesellschaft für Mikro elektronik, Mikro- und Feinwerktechnik) Mitglied im Steuerungskommittee des Mikrosystemtechnik-Kongress Herausgeber des Journals Microfluidics and Nanofluidics ; Springer-Verlag Heidelberg; ISSN: Chairman der 17. International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS) 2013 in Freiburg 2013 European Program Chair der Transducers 2013 in Barcelona S. M. Braun Entwicklung eines Testsystems für die magnetische Längenmessung unter Verwendung einer neuartigen Ausleseschaltung und eines Interpolationschips T. Serr Mikrofluidische Integration und Charakterisierung einer Phagenselektion T. Görg Entwicklung einer Android-App zur Visualisierung von Spirometer-Messdaten T. Trendle gmc-filter für elektromechanische Delta-Sigma Modulatoren Bachelorarbeiten A. J. P. Meier Entwicklung einer Charakterisierungsplattform für Dünnschichtbatterien B. Noel Prozessoptimierung der Vor- und Nachbearbeitung von Messeauftritten am HSG-IMIT C. Weber Entwurf und Optimierung eines Schaltungswandlers für die konjungiert komplexe Leistungsanpassung von Piezo Generatoren E. Dönmez Ganganalyse von Parkinson Patienten mittels inertialen MEMS- und Magnetfeldsensoren J. Kuehn Entwicklung einer modularen, FPGA-basierten Sensor- Auswerteschaltung mit USB-Interface M. Feisst Integration eines globalen und inertialen Navigationssystems in ein Fahrzeug S. Pauli Implementierung eines Hochbeschleunigungsteststandes für inertiale Sensoren Masterarbeiten D. Schillinger System- und Schaltungsentwurf für ein CMOS-integriertes dezentrales Power-Management J. Smetana Entwicklung eines integrierten Verschlusses für Lab-on-a- Chip Systeme aus thermogeformten Folien J. Liebeskind Gas bubble based mixing for DNA extraction on centrifugal microfluidic platforms M. Marx Design of a Novel Force Feedback Generation Interface for Low-Power Readout Circuits for MEM Gyroscopes N. Müller Design and Implementation of a Twin-Track Active Charge Balancer for CMOS Integrated Neural Stimulators R. R. Ashkar A Low-Cost Shoe Mounted Inertial Navigation System with Magnetic Disturbance Compensation S. Elsaegh Design of Low-Power Super-Regenerative Receiver for Medical Implantable Systems 27

28 Publikationen Masterarbeiten S. F. Amirhosseini Development of Visual-Inertial Localization Algorithm to Support Blind People V. Klein Automatisierung eines Magnetpartikel-basierten Chemilumineszenz-Immunoassays auf der LabDisk Plattform und Umsetzung der optischen Detektion V. Gnyawali Cartridge development for automated immunoassays in standard laboratory centrifuges Diplomarbeiten D. Decker Auslegung und Charakterisierung einer osmotischen Einkammerpumpe zur intraoralen Abgabe von Levodopa- Ethylester Promotionen D. Mark Unit operations for the integration of laboratory processes in the field of nucleic acid analysis based on centrifugal microfluidics D. Trebbels Broadband Measurement Techniques for Impedance Spectroscopy- and Time Domain Reflectometry Application H. Höfemann Automatisches System zur Blutgerinnungsmessung für die extrakorporale Zirkulation M. Karle Microfluidic continuous nucleic acid extraction M. Götz Geregeltes Flüssigkeiten-Dosiersystem für portable Anwendungen S. Spieth The NeuroMedicator An intra-cerebral drug delivery system for neural research Publikationen in Journalen und Büchern Y. Abbas, J. Miwa, R. Zengerle, F. von Stetten Active continuous-flow micromixer using an external braille pin actuator array, Micromachines 4, 2013, pp S. Bammesberger, A. Ernst, N. Losleben, L. Tanguy, R. Zengerle, P. Koltay Quantitative characterization of non-contact microdispensing technologies for the sub-microliter range, Drug Discovery Today, 18 (9-10), 2013, pp S. Bammesberger, A. Ernst, N. Losleben, L. Tanguy, R. Zengerle, P. Koltay A low-cost, normally closed, solenoid valve for non-contact dispensing in the sub-µl range, Micromachines 4, 2013, pp S. Bammesberger, I. Malki, A. Ernst, R. Zengerle, P. Koltay A calibration-free, noncontact, disposable liquid dispensing cartridge featuring an online process control, J. Lab. Autom., 2013 P. Becker, E. Hymon, B.Folkmer, Y.Manoli High efficiency piezoelectric energy harvester with synchronized switching interface circuit, Sensors and Actuators: A Physical, Volume 202, 2013, pp C. Cupelli, T. Borchardt, T. Steiner, N. Paust, R. Zengerle, M. Santer Leukocyte enrichment based on a modified pinched flow fractionation approach, Microfluid Nanofluid 14, 2013, pp B. Faltin, R. Zengerle, F. von Stetten Current methods for fluorescence-based universal sequence-dependent detection of nucleic acids in homogenous assays and clinical applications, Clin. Chem. 59 (11), 2013, pp A. Gross, J. Schöndube, S. Niekrawitz, W. Streule, L. Riegger, R. Zengerle Single-cell printer: automated, on demand, and label free, Journal of Laboratory Automation 18(6), 2013, pp S. Haeberle, D. Mark., F. von Stetten, R. Zengerle Microfluidic platforms for lab-on-a-chip applications, Microsystems and Nanotechnology, ISBN , 2013, pp