Kernthema CMOS-basierte Biosensoren
Hochpräzise diagnostische Systeme sind groß und teuer, werden vor allem in zentralisierten Laboren eingesetzt und ziehen Warte- und Wegezeiten von Tagen nach sich. Sind jedoch schnelle Testergebnisse wichtig oder Investitionen in ein Labor nicht möglich, wie z.B. in Entwicklungsländern, sind Point-of-care-Tests eine Option. Allerdings sind diese meistens noch zu ungenau und nicht digitalisiert.
Wir erforschen CMOS-integrierte Transducer und deren Interaktion mit biologischen Rezeptoren.
Sie bieten durch die Integration verschiedenster Funktionen und Miniaturisierung sowie durch Skaleneffekte das Potenzial für präzise, digitale und gleichzeitig kostengünstige Point-of-Care-Tests. Mit CMOS-basierten Biosensoren lassen sich Strukturgrößen im µm-Bereich realisieren und damit auch Eigenschaften im molekularen Maßstab erfassen. Unser Fokus liegt auf Sensoren für optische (z.B. mittels SPADs) und ladungsbasierte (mittels ISFET) Analyseverfahren.
Gemeinsam mit Partnern erforschen wir, Chipoberflächen zu funktionalisieren, um auch weitere physikalische, chemische und biologische Parameter digitalisieren zu können.
Zudem forschen wir daran, integrierte Schaltungen mit anderen diagnostischen Technologien zu integrieren, wie z.B. mikrofluidische Lab-on-Chip-Systeme.
Kontakt
Kontakt
Eric Schäfer, M. Sc.
Leiter Mikroelektronik und Institutsteil Erfurt
eric.schaefer(at)imms.de+49 (0) 361 663 25 35
Eric Schäfer und sein Team erforschen Integrierte Sensorsysteme und hier insbesondere CMOS-basierte Biosensoren, ULP-Sensorsysteme und KI-basierte Entwurfs- und Testautomatisierung. Die Ergebnisse fließen in die Forschung an den Leitthemen Sensorsysteme für die In-vitro-Diagnostik und RFID-Sensoren ein. Er unterstützt Sie mit Dienstleistungen rund um die Entwicklung integrierter Schaltungen und mit KI-basierten Methoden für komplexe IC-Entwürfe.
Zugehörige Inhalte
Projekt
SensInt
Das IMMS entwickelt einen CMOS-Bildsensor zur zeitaufgelösten Fluoreszenzdetektion für die direkte Integration in mikrofluidische Kartuschen mittels 3D-Siebdruck.
Projekt
FluoResYst
Das IMMS entwickelt einen SPAD-basierten Sensor zum zeitaufgelösten Auslesen von Fluoreszenz-markierten DNA-Mikroarrays.
Projekt
KODIAK
IMMS erforscht Bildsensoren für Chemilumineszenz-Assays mit Thüringer Industrie und Instituten aus Erfurt-Südost und Jena
Projekt
Ovutinin
Für einen innovativen Schnelltest zur Fertilitätsdiagnostik entwickelt das IMMS einen Bildsensor zur zeitaufgelösten Fluoreszenzmessung.
Referenz
Dr. Friedrich Scholz, Senova
„Die großen Herausforderungen bei der Entwicklung von Point-of-Care Test wurden vom IMMS sehr motiviert angegangen. Unsere Erfahrungen zeigen, dass das IMMS die biochemischen Prozesse anwendungsorientiert analysiert, versteht und modelliert. Die Partner setzen zudem die Anforderungen in ihren integrierten Systementwürfen um und passen die Systeme auch flexibel an.“
Referenz
Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Husar, TU Ilmenau
„Für die gleichzeitige und kontinuierliche Aufnahme der Signale aller 800 Sensoren benötigten wir analog/digitale ASICs, die diese Aufgabe mit äußerst geringer Leistungsaufnahme erfüllen. Diese in dieser Form vorher noch nicht dagewesenen Anforderungen konnten wir mithilfe der ASIC-Entwicklung des IMMS bewältigen.“
Referenz
Dr. Jörg Weber, Analytik Jena
„Die Arbeiten sind nicht nur essentiell für die Erschließung künftigen Marktpotenzials auf diesem Gebiet, sondern auch sehr vielversprechend in den Wachstumsmärkten Bioanalytik und Medizintechnik, da dort intelligente mikroelektronische Sensorlösungen künftig verstärkt eingesetzt werden.“
Lock-In Pixel CMOS Image Sensor for Time-Resolved Fluorescence Readout of Lateral-Flow Assays
Alexander Hofmann1. Benjamin Saft1. Peggy Reich1. Martin Grabmann1. Georg Gläser1. Max Trübenbach2. Alexander Rolapp1. Marco Reinhard1. Friedrich Scholz2. Eric Schäfer1.IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 16, no. 4, pp. 535-544, Aug. 2022, DOI: doi.org/10.1109/TBCAS.2022.3192926
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany. 2Senova Gesellschaft für Biowissenschaft und Technik mbH, Germany.Zeitaufgelöste Fluoreszenz für genaue und mobile In-vitro-Diagnostik
Eric Schäfer1. Benjamin Saft1.DeviceMed, Das Community-Magazin, Jahrgang 17, November 2021, Seite 40 - 41, www.devicemed.de, ISSN 1860-9414
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany.Filterless TRF Reader with CMOS Sensor ASIC for Lateral Flow Immunoassays
Alexander Hofmann1. Peggy Reich1. Martin Grabmann1. Georg Gläser1. Max Trübenbach2. Alexander Rolapp1. Marco Reinhard1. Friedrich Scholz2. Eric Schäfer1.2021 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS), 2021, pp. 1-6, doi.org/10.1109/BioCAS49922.2021.9645000, 6 - 9 October 2021, Berlin, Germany, virtual conference
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany. 2Senova Gesellschaft für Biowissenschaft und Technik mbH, Weimar, Germany.Design and Optimization of a Control Algorithm for a Digital Low-Dropout Regulator in System-on-Chip Applications
Benedikt Ohse1. Jun Tan2.2021 17th International Conference on Synthesis, Modeling, Analysis and Simulation Methods and Applications to Circuit Design (SMACD), ieeexplore.ieee.org/document/9547956, 19 - 22 July 2021, Erfurt, Germany, online
1Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Jena, Germany. 2IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany.
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