System- und Schaltungsentwicklung: Low Power Konzepte
Auf Basis der in den vorigen Projektabschnitten erzielten Ergebnisse wird in diesem Abschnitt an einem optimierten System- und Schaltungsentwurf gearbeitet. Hierbei spielt insbesondere die Aufteilung in analoge, „mixed-signal“ und digitale Schaltungsblöcke eine große Rolle. Auch die Anforderungen in Bezug auf Robustheit der Schaltungsblöcke muss berücksichtigt werden.
Speziell im Bereich der Detektion von physiologisch relevanten Dehydrationsschwankungen des menschlichen Körpers kann die Veränderung der elektromagnetischen Eigenschaften von biologischem Gewebe im Körper genutzt werden. Dabei wird im Wesentlichen eine Änderung der Permittivität im Bereich von 2-3 GHz gemessen. Im Vergleich dazu gibt es auch Ansätze, Glucose nicht-invasiv im mm-Wellenbereich (~100 GHz) zu messen. Generell lässt sich festhalten, dass die Messung physiologischer Parameter über RF- oder mm-Wellen seit einigen Jahren vermehrt erforscht wird. Haupttreiber dieser Aktivitäten ist die Verfügbarkeit von integrierten Schaltungen, welche in diesem hohen Frequenzbereich eingesetzt werden können und einen vergleichsweise geringen Leistungsverbrauch bei gleichzeitig kleinstem Bauvolumen aufweisen.
Ein weiterer Schwerpunkt soll die Entwicklung von analogen und mixed-signal Schaltungen in hochskalierten CMOS Technologien mit niedrigstem Leistungsverbrauch für den Einsatz im „Neuromorphic Computing“ einnehmen. Die Anwendung von Machine-Learning Algorithmen, welche lokal im Sensor implementiert sind, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Um die Leistungsaufnahme des Sensors in einem akzeptablen Bereich zu halten, können hierfür keine konventionellen Implementierungen neuronaler Netze genutzt werden. Stattdessen werden neuartige Ansätze basierend auf analogen Schaltungen genutzt.
