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.“
Point-of-care solution for rapid monitoring of cytokine release syndrome by chemiluminescence cytokine detection on sensitive Single Photon Avalanche Diodes (SPAD) sensors
A. Lopes1. P. Scholz1. S. Allelein1. A. Kölsch1. E. Schäfer2. M. Wiener2. B. Saft2. N. Isserstedt-John3. D. Kuhlmeier1.18. Research Festival for Life Sciences, 30. Januar 2025, Leipzig
1Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, Leipzig. 2IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany. 3microfluidic ChipShop, Jena.Miniaturisierte CMOS-basierte Multi-Sensor-Plattform für die Analytik und Diagnostik
Alexander Hofmann1. Florian Kögler1. Elisa Hilbrecht1. Victoria Dimova1. Eric Schäfer1.17. Dresdner Sensor-Symposium, 25. - 27. November 2024, Dresden, doi.org/10.5162/17dss2024/P38
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany.Miniaturisierter CMOS-ISFET-Sensor für die Analytik und Diagnostik
Alexander Hofmann1.DeviceMed, Das Community-Magazin, Jahrgang 20, Ausgabe 3, Juli 2024, Seite 34 - 36, www.devicemed.de/miniaturisierter-cmos-isfet-sensor-fuer-die-analytik-und-diagnostik-a-8083cd6a17f177898150dcafde09543c/, ISSN 1860-9414 | 69029
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany.Enhancing Chemiluminescence-Detection with Dark-Count Rate Optimization Strategies for SPADs in Conventional CMOS Technologies
Benjamin Saft1. Alexander Zimmer2. Maximilian Wiener1. Mirjam Skadell2. Eric Schäfer1.ISSW 2024, The International SPAD Sensor Workshop & the SPAD SENSOR SCHOOL, Trento, Italy, June 3 - 6, 2024
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany. 2X-FAB Semiconductor Foundries GmbH, Erfurt, Germany.