Batterieloser RFID-Sensor-Chip funkt Messdaten aus wässrigen Lösungen --

13.11.2017

IMMS GmbH

Batterieloser RFID-Sensor-Chip funkt Messdaten aus wässrigen Lösungen

IMMS zeigt Prototyp zur MEDICA, 13. – 16.11.2017, Halle 3, Stand G60

13.11.2017. Das IMMS präsentiert zur MEDICA vom 13. bis 16. November auf der Messe Düsseldorf den Prototyp eines passiven RFID-Mikroelektronik-Chips ohne eigene Stromversorgung. Dieser wird in wässrige Lösungen gegeben und misst dort Temperaturwerte, die von einer RFID-Ausleseeinheit erfasst und verarbeitet werden. Mit dem am IMMS entwickelten energieeffizienten Chip werden Messgrößen lediglich mit einer elektrischen Leistung von nur 3,5 Mikrowatt erfasst und digitalisiert. Damit könnte ein entsprechender Sensor aus einer Mignon-Batteriezelle mit einer typischen Kapazität von 1000 mAh mehr als zehn Jahre lang kontinuierlich betrieben werden. Eine Batterie ist dank dieser geringen Leistungsaufnahme jedoch überflüssig: Die RFID-Ausleseeinheit erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das dazu ausreicht, den passiven RFID-Chip durch Behälter und Flüssigkeiten hindurch in Abständen von bis zu vier Zentimetern mit Strom zu versorgen sowie Messdaten zu erfassen und zu senden.

Die Entwicklung ist ein Ergebnis aus dem noch bis 2019 laufenden EU-Verbundprojekt ADMONT, in dem sich das IMMS mit dem Entwurf intelligenter in-vitro-diagnostischer und bioanalytischer Sensor- und Aktorsysteme befasst. Der RFID-Chip vereint hohe Genauigkeit, Energie- und Kosteneffizienz. Der neue digitale RFID-gekoppelte Temperatursensor kann in einem großen Bereich von –40 °C bis 125 °C mit einer systematischen absoluten Genauigkeit von +/–0,5 °C messen. Um die elektrische Leistung von nur 3,5 Mikrowatt zu erreichen, hat das IMMS Analog-Digital-Wandler eliminiert, die viel Energie benötigen. Stattdessen wurde eine zeitkodierte Signalverarbeitung implementiert. Dank dieser wird der Temperaturwert in ein Zeitsignal umgewandelt, das sich bei minimalem Energieverbrauch digital verarbeiten lässt. Das IMMS hat für minimale Kosten unter anderem etablierte CMOS-Technologien genutzt und eine Einzelchip-Lösung mit integrierten Sensoren und mit eingebetteter elektronischer Signalverarbeitung entwickelt. An diesen Chip muss daher bis auf die RFID-Antenne keine weitere Komponente angeschlossen werden.

Das zur MEDICA für Temperaturdaten vorgestellte Prinzip für batterielose RFID-Sensorik wird derzeit am IMMS auf weitere Messgrößen übertragen. Damit soll die Basis für vielfältige  Anwendungen in der Bioanalytik und darüber hinaus geschaffen werden.

Förderung:

Die Arbeiten im Verbundprojekt ADMONT werden als industrielle Forschung (Innovation Action) im ECSEL-Programm als Teil des Forschungsrahmenprogramms Horizont 2020 durch die Europäische Union und das Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Kennzeichen 661796 gefördert, das Teilvorhaben des IMMS „Entwurf intelligenter in-vitro-diagnostischer und bioanalytischer Sensor- und Aktorsysteme“ unter dem Kennzeichen 16ESE0057.


Über das IMMS

Das IMMS stellt als strategischer Partner kleinen und mittleren Unternehmen anwendungsorientierte Vorlaufforschung für die Entwicklung von Erzeugnissen der Mikroelektronik, Systemtechnik und Mechatronik zur Verfügung.
Das Institut entwickelt hochpräzise und energieeffiziente Gesamtlösungen für Medizintechnik und Life Science, Automatisierungs-, Umwelt- und Verkehrstechnik sowie die Halbleiterfertigung. Darüber hinaus liefert es Beiträge zu den branchenübergreifenden Basistechnologien Kommunikationstechnik, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik sowie Mikro- und Nanotechnologien. Das IMMS verschafft seinen Partnern einen Vorsprung im Wettbewerb, indem es die Lücke zwischen wissenschaftlichem Forschungsergebnis und Produkt schließt, die nicht selten fünf bis zehn Jahre ausmacht. Das Institut schlägt so eine Brücke zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Unter dem Leitgedanken „Wir verbinden die IT mit der realen Welt“ entwickelt und realisiert das IMMS Sensor- und Aktorsysteme, Signalverarbeitungs-, Steuerungs- und Regelungssysteme und übernimmt die Systemintegration sowie die Anbindung zur Informationsverarbeitung und Umgebung. Das Institut entwickelt und optimiert die einzelnen Systemkomponenten, Baugruppen und Schaltungen sowie die Kommunikation zwischen allen Systemelementen und zwischen System und Umwelt. In dem 1995 als An-Institut der TU Ilmenau gegründeten gemeinnützigen Unternehmen mit Hauptsitz in Ilmenau und Institutsteil in Erfurt arbeiten derzeit 80 Mitarbeiter. www.imms.de


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