Excimer-Laser-Schichtseparation durch µLEDs ermöglicht optische Cochlea-Implantate

In ihren Worten

„Der COMPex Excimer-Laser bietet hohe Pulsenergie, Puls-zu-Puls-Stabilität und Strahlgleichförmigkeit, wodurch das LLO-Verfahren möglich wird und eine positive Auswirkung auf die Lebensqualität Hörgeschädigter erzielt wird.“

—Dr. Christian Goßler, OptoGen Tech GmbH, Göttingen, Deutschland

Die Herausforderung

Weltweit wurden etwa 700.000 elektrische Cochlea-Implantate (eCI) verwendet, um bei Hörgeschädigten oder Gehörlosen einige Hörfunktionen wiederherzustellen. Ihre begrenzte Klangauflösung verhindert jedoch, dass die Empfänger Sprache in lauten Umgebungen verstehen oder Musik genießen können. Eine mögliche Lösung ist die Optogenetik, um die Neuronen des Ohrs lichtempfindlich zu machen. Dann kann ein optisches Cochlea-Implantat (oCI) je nach Frequenz des Schalls selektiv verschiedene Regionen der Cochlea mit Licht stimulieren. Ziel ist es, mit 32, 64 oder sogar 128 verschiedenen Frequenzkanälen eine deutlich verbesserte Lebensqualität zu liefern. Sprache könnte dann besser verstanden und Musik mehr genossen werden, als es derzeit möglich ist.

Die OptoGenTech GmbH ist ein Unternehmen an der Spitze dieser Forschungs- und Entwicklungsbemühungen, das auf die Forschung an vier verschiedenen deutschen Universitäten sowie auf Startgelder der Photonik Inkubator GmbH, Göttingen, zurückgreift. Gründer und CTO Dr. Christian Goßler erklärt: „Wir waren der Meinung, dass das beste Gerät für die oCI-Entwicklung ein dünnes flexibles Gerät mit zahlreichen hochintegrierten Dünnschicht-µLEDs ist. Eine entscheidende Hürde war, die LEDs aus dem Saphir-Wachstumswafer zu entfernen und ohne jegliche Beschädigung auf dem flexiblen oCI zu platzieren.“

Die Lösung

Dr. Goßler und Kollegen an der Universität Freiburg entwickelten ein Herstellungsverfahren auf Waferebene mit GaN-µLEDs und basierend auf einem Prozess der Laser-Schichtseparation (LLO) mit einem Coherent COMPex Excimer-Laser bei 248 nm. LLO ist eine bewährte allgemeine Methode, bei der ultraviolette Laserpulse durch den transparenten Saphir appliziert werden. Diese Pulse tragen eine zehn Nanometer dünne Schicht aus GaN an der Materialgrenzfläche ab, wodurch das GaN vom Saphir freigesetzt wird. Gossler erklärt, dass die hohe Pulsenergie des COMPex die sanfte Freisetzung mehrerer µLEDs mit einem einzigen Laserpuls ermöglicht und die hohe Pulsenergiestabilität – besser als 0,75% (1 Sigma) – das Prozessfenster für diesen kritischen Herstellungsschritt maximiert.

Das Ergebnis

OptoGenTech macht hervorragende Fortschritte bei der Entwicklung seiner einzigartigen oCI-Technologie, indem es präklinische Prototypen entwickelt und erfolgreich getestet hat. Auf dem Weg zu klinischen Studien sind sie sehr optimistisch, dass sie eine erfolgreiche Lösung haben, um die Lebensqualität von Hörgeschädigten deutlich zu verbessern. Um zu hören, wie Musik mit diesem neuen Gerät klingen wird, hören Sie sich diese beeindruckende Simulation auf der Website des Unternehmens an.

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