Konzipierung und Implementierung eines drahtlosen Sensor-Netzwerks für medizinische Bioreaktoren

Am Fachgebiet „Architekturen und Systeme“ des Instituts für Mikroelektronische Systeme werden Projekte zur Konzipierung und Implementierung von Sensorplattformen für medizinische Bioreaktoren durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojekts „Biofabrication for NIFE“ werden Möglichkeiten erforscht, organische Gefäßprothesen autolog zu kultivieren. Am IMS sollen dazu Sensorplattformen zur Überwachung und Kontrolle dieser Kultivie-rungsprozesse realisiert werden. Dabei werden vor allem hohe Anforderungen an die drahtlose Kommunikation in Bezug auf eine sichere Datenübertragung und Zuverlässigkeit gestellt.

Kultivierungsprozesse von organischen Gefäßprothesen finden in einem spezialisierten Behältnis, sogenannten Bioreaktor statt. Während der gesamten Kultivierungsperiode wird das Implantat mit flüssigem Nährmedium durchströmt. Um die Qualität des Nährmediums und damit die Kultivierungsbedingungen für Zellen im Bioreaktor zu monitoren, ist eine Vielzahl von Sensorplattformen im Bioreaktor-System installiert, welche unterschiedliche physikalische und chemische Parameter erfassen können. Alle Sensorplattformen verfügen dabei über eine IEEE802.15.4-Schnittstelle (ZigBee) zum drahtlosen Austausch von Daten.

Um die Messwertaufnahme aller Sensorplattformen zu koordinieren und Aktoren auf Basis der erfassten Daten anzusteuern, soll ein drahtloses Sensornetzwerk aufgebaut werden. Dazu wird ebenfalls eine Steuereinheit (Coordinator Node) benötigt, welche Organisations- und Kontrollaufgaben des Netzwerks übernimmt.