OASYS – Optoelektronische Sensoren für anwendungsnahe Systeme für Lebenswissenschaften und intelligente Fertigung

OASYS - Optoelektronische Sensoren für anwendungsnahe Systeme für Lebenswissenschaften und intelligente Fertigung

Projektdauer: 01.09.2023 – 31.08.2028

© Fraunhofer IPMS
Demonstrator für hyperspektrale Bildgebung.
© Fraunhofer IPMS
Flächenlichtmodulator (SLM) auf Basis eines Mikrospiegelarrays mit Ansteuerelektronik.

In enger Zusammenarbeit mit außeruniversitären Forschungs- und Entwicklungspartnern der Fraunhofer-Gesellschaft, der Leibniz-Gemeinschaft sowie des Carl-Thiem-Klinikums Cottbus hat die BTU Cottbus-Senftenberg im Rahmen des Innovationscampus Elektronik und Mikrosensorik (iCampµs) Kompetenzen im Bereich anwendungsorientierter mikrosensorischer Lösungen aufgebaut. Dabei zeigte sich ein starkes Interesse regionaler Unternehmen, die Einsatzmöglichkeiten solcher Technologien auf Bereiche wie industrielle Fertigung, smarte Produktion, Landwirtschaft und Tierhaltung sowie Medizin und Gesundheitswirtschaft auszuweiten.

Photonische und insbesondere optoelektronische Sensorik bilden das Rückgrat der zukünftigen sensorischen Hochtechnologie. Mit einer Vielzahl berührungsloser Charakterisierungsmethoden tragen sie wesentlich zur technischen Wettbewerbsfähigkeit in den Bereichen Industrie, Medizin und Robotik bei. Das Vorhaben orientiert sich an den Empfehlungen der Kommission „Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ zur Neuausrichtung der Lausitzer Region. Durch die strategische Einbindung regionaler Unternehmen sowie die Ausbildung von Fachkräften mit regionaler Bindung schafft das Projekt die Grundlage für direkte und indirekte Arbeitsplätze im Hochtechnologiesektor. Langfristig wird angestrebt, die entwickelten Ergebnisse durch Unternehmensausgründungen in die Praxis zu überführen.

Die adressierten Themenbereiche umfassen:

  • Industrie 4.0
  • Landwirtschaft 4.0
  • Smart Health

Mit dem neu gestarteten Forschungskonsortium „Optoelektronische Sensoren für anwendungsnahe Systeme für Lebenswissenschaften und intelligente Fertigung“ (OASYS) werden die identifizierten Bedarfe an innovativen optosensorischen Systemen in transfer- und verwertungsorientierte Forschung überführt. Das Vorhaben konzentriert sich auf zwei thematische Cluster:

  1. MEMS-basierte hyperspektrale Bildgebung:
    Die Erforschung neuartiger sensorischer Materialien und Bauelemente legt die Grundlage für innovative Anwendungen in den Bereichen industrielle Fertigung, moderne Agrarproduktion, Prozesstechnologie und medizinische Diagnostik.

  2. Hochauflösende optische Verfahren für die Biowissenschaften:
    Dieses Cluster adressiert zukünftige Anforderungen in den Bereichen Biologie, Biotechnologie, Medizin, Medizintechnik und Gesundheitswissenschaften.

Aktuell wird an einem Demonstrator für eine intelligente Hyperspektralkamera gearbeitet, an deren Entwicklung maßgeblich auch das Fraunhofer IPMS beteiligt ist. Es entsteht ein kompaktes Nah-Infrarot-Spektrometer, welches mittels KI die Ergebnisse verbraucherfreundlich darstellt und auswertet. Anwendungsbereiche ergeben sich damit beispielsweise in der Lebensmittel- und Textilanalyse aber auch in der non-invasiven Diagnostik. Andere medizinische Analysemethoden des Projektes umfassen die spektroskopfreie Raman-Sensorik, welche ebenfalls zerstörungsfrei biologisches Gewebe charakterisieren kann und so Krankheitserreger, Krebszellen oder andere (Zell-) Strukturen erkennbar machen kann; oder den Einsatz von sogenannten CMUTS (kapazitiven mikromechanischen Ultraschallsensoren), mit welchen Blutgefäß-, Krebs- und organische Diagnosen schnell und einfach durchgeführt werden können.

Schonende Analyse- und Diagnosemöglichkeiten ergeben sich ebenfalls durch den Einsatz von Flächenlichtmodulatoren (SLM), welche Licht in seiner Richtung kontrollieren, so Proben unter dem Mikroskop kontrolliert ausleuchten und damit eventuelle phototoxische Effekte minimieren können. Weiterhin ermöglichen es diese „SLMs“, die Lichtverzerrung, welche durch verschiedene Moleküle in lebendem Gewebe entsteht, zu korrigieren und damit deutlichere Bilder zu erzeugen. 

Weitere Informationen:

Projektwebsite

OASYS

Optoelektronische Sensoren für anwendungsnahe Systeme für Lebenswissenschaften und intelligente Fertigung

Komponenten und Systeme

Flächenlichtmodulatoren

Komponenten und Systeme

Kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (CMUT)