Forschung und Entwicklung des IMMS für die Bioanalytik auf der MEDICA 2019

Ilmenau, 15.11.2019. Das IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH (IMMS GmbH) stellt vom 18. – 21.11.2019 auf der MEDICA in Düsseldorf auf dem vom medways e.V. organisierten Thüringer Gemeinschaftsstand in Halle 15/L29 aktuelle Forschungs- und Entwicklungsergebnisse für die Bioanalytik vor. Die präsentierten Lösungen reichen von einem RFID-Transponder-Chip zum flexiblen und batterielosen Betrieb von Biosensoren über ein mikroelektronisches Kontakt-Bildsensorsystem für die In-vitro-Diagnostik von Brustkrebs hin zu einem kompakten mobilen Ultraschallprüfgerät mit Smartphone-ähnlicher Benutzerschnittstelle. Anhand dieser und anderer Beispiele zeigt das IMMS das Potential von Kooperationen auf, in denen das IMMS Anwendungen von Partnern durch die Erforschung und Entwicklung elektronischer Komponenten und Systeme voranbringt und eine Begleitung von der Machbarkeitsstudie bis zur Serienreife bietet.

Am IMMS wurde ein RFID-Transponder-Chip entwickelt, der Messdaten über angeschlossene Einzelsensoren mit Standardschnittstellen erfasst und berührungsfrei an eine NFC-fähige RFID-Ausleseeinheit sendet, wie z.B. ein NFC-fähiges Smartphone. Der Chip versorgt die Sensoren mit Energie vom Lesegerät, sodass Batterien auf der Transponder-Seite nicht notwendig sind. Zum Auslesen der Messdaten hat das IMMS eine App für Android-Smartphones entwickelt. Für Demonstrationszwecke wurde ein Sensortransponder zum Auslesen von Umgebungstemperatur, -feuchte und -druck implementiert. Neben bioanalytischen sind vielfältige andere Sensor-Anwendungsszenarien möglich.

Um Typen und Stadien von Brustkrebs für zielgenaue Therapien zu differenzieren, wird bislang bei nichteindeutigem Befund eine weitere Analyse vorgenommen, was Zeitverzug und hohe Kosten verursacht. Mit dem vom IMMS entwickelten optoelektronischen Testsystem untersucht der Partner Oncompass Medicine Hungary Ltd. Zellproben, um künftig Brustkrebs bereits mit einem einstufigen Verfahren genau klassifizieren zu können.

Nicht nur in der Medizin, auch in der Industrie wird Ultraschall zu Diagnosezwecken eingesetzt. Mit der SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH hat das IMMS ein neuartiges Ultraschallprüfgerät auf digitaler Basis für Industrieanwendungen entwickelt. Das tragbare Handgerät mit Fünf-Zoll-Touchscreen verbindet neuartige Messtechnik, die Ultraschallwellen in einem breiten Frequenzbereich von 20 bis 100 kHz erfasst, innovative Luft- und Körperschallsensorik sowie intelligente und intuitiv bedienbare Apps. Das IMMS hat die digitalen Komponenten der Hardware entwickelt sowie Algorithmen, um Messwerte hörbar zu machen, das Android-Betriebssystem angepasst und SONOTEC bei der Überführung des Gerätes in die Serienfertigung unterstützt. Auf der MEDICA wird dieses mobile System aufzeigen, wie sich auch bioanalytische Anwendungen gemeinsam mit Partnern als Komplettlösung ausgestalten lassen.

Der Schwerpunkt des IMMS im Bereich Life Sciences liegt in der Erforschung und Entwicklung von anwendungsspezifischen integrierten elektronischen Schaltkreisen (ASICs) und Sensorsystemen für die quantitative Vor-Ort- und In-vitro-Diagnostik sowie für therapiebegleitendes Monitoring. Die neuen Systeme werden künftig schnelle, zuverlässige, kosteneffiziente und automatisierte Point-of-Care-Tests u.a. für die Krebsfrüherkennung ermöglichen. Hierfür baut das IMMS auf seinen multiparametrischen Plattformen und auf kostengünstigen Standard-Fertigungsprozessen aus der Halbleiter-Elektronik (CMOS) auf. Die Forschung des IMMS konzentriert sich u.a. darauf, verschiedene Detektionsprinzipien für biologische und chemische Größen in einem elektronischen Sensorelement zu integrieren. Das IMMS arbeitet eng mit seinen Life-Science-Partnern zusammen, um die Systeme gemeinsam auf die Applikation anzupassen, beispielsweise durch spezielle Oberflächen-Funktionalisierungen, biokompatible Materialien und Packaging-Lösungen.

Das IMMS entwickelt Lösungen für raue Bedingungen sowie höchste Präzision und realisiert energieeffiziente, robuste elektronische eingebettete Sensor- und Aktorsysteme. Diese können beispielsweise über Jahre Daten erfassen, verarbeiten und verschicken. Dafür setzt das IMMS sein Know-how in den Bereichen Schnittstellen, energieeffizientes Design, Betriebssystemunterstützung und Applikationsentwicklung ein. Das IMMS bietet Komplettlösungen inklusive der Entwicklung von eingebetteten Hardware/Software-Plattformen und von Sensorsignalverarbeitungs-Systemen mit hoher Verarbeitungsleistung, der Optimierung von Open-Source-Software und Betriebssystemen sowie der Einbindung in IT-Infrastrukturen oder Cloudlösungen.