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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.

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Das IMMS erforscht eine integrierte Schaltung für miniaturisierte, schnelle und breitbandige Impedanzanalysen, z.B. an Biosensoren.

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Für einen innovativen Schnelltest zur Fertilitätsdiagnostik entwickelt das IMMS einen Bildsensor zur zeitaufgelösten Fluoreszenzmessung.

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Das IMMS hat einen Chip für mobile Diagnostiksysteme zur Früherkennung von Krankheiten mithilfe von zeitaufgelösten Fluoreszenz-Messungen entwickelt.

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„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.“
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Forschungsfeld

Integrierte Sensorsysteme

Hier erforschen wir in Halbleitertechnologien gefertigte miniaturisierte Systeme aus mikroelektronischen Komponenten für sensorische Anwendungen sowie Methoden, um diese hochkomplexen Systeme effizient und sicher zu entwerfen.

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Sensorsysteme für die In-vitro-Diagnostik

Hier entwickeln wir Sensor­systeme für die In-vitro-Diagnostik, die ein individuelles, dezentrales Gesundheitsmonitoring für alle mit elektronischen Schnelltests ermöglichen.