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Projekt SensInt

Das IMMS entwickelt einen CMOS-Bildsensor zur zeitaufgelösten Fluoreszenzdetektion für die direkte Integration in mikrofluidische Kartuschen mittels 3D-Siebdruck.

Hohe Nachfrage von Point-of-Care-Tests

Nicht erst durch die SARS-CoV-2-Pandemie ist die Nachfrage nach Lösungen für eine schnelle, patientennahe Diagnostik (Point-of-Care, POC) stark angewachsen. Um die Ausbreitung von Infektionskrankheiten wirkungsvoll zu unterbinden, ist ein dichtes Testregime inzwischen als ein entscheidendes Instrument der Pandemiebekämpfung identifiziert. Die Mikrofluidik hat sich bereits seit Jahren als die Schlüsseltechnologie in diesem Bereich etabliert, mit der sehr genaue Ergebnisse auf molekularbiologischer Basis, wie z.B. per PCR, erzielt werden können. Um solche Systeme kleiner, portabler und perspektivisch preiswerter anbieten zu können, werden zunehmend Sensoren zur Detektion in solche Mikrofluidik-Kartuschen integriert. Hierbei existieren einerseits Klebeverfahren für kleinere Stückzahlen, wie z.B. für Prototypen, oder Verfahren auf Basis von Spritzguss für sehr große Stückzahlen. Für den Zwischenbereich, der sowohl für die Entwicklung, klinische Untersuchungen und Markteinführung wichtig ist, gibt es zurzeit keine zufriedenstellende Lösung.

3D-Siebdruck schließt die Technologielücke

Das Projekt möchte genau diese Technologielücke, die vor allem für kleinere und mittlere Diagnostikunternehmen oft zu einem ”Valley of Death“ wird, durch die Kombination von Spritzguss, 3D-Siebdruck und Sensortechnologie schließen. Am Beispiel einer mikrofluidischen Kartusche zur molekularbiologischen Diagnose von Atemwegserkrankungen soll die gesamte Technologiekette demonstriert und allgemeingültige Designregeln für eine solche Integration erarbeitet werden. Die Herausforderung liegt darin, Fertigungstechnologien unterschiedlichster Bereiche und Materialien zu integrieren, wie thermoplastische Kunststoffe, Elastomere und Silizium. Damit können zukünftig solche POC-Tests schneller und preiswerter hergestellt werden.

Bildsensor für die Integration in mikrofluidische Kartuschen

Das IMMS wird ein optisches Sensorsystem für mikrofluidische Fluoreszenz-Anwendungen erforschen und prototypisch aufbauen. Dieses System umfasst einen speziell für die Integration in eine mikrofluidische Kartusche entwickelten CMOS-Bildsensor, der neben den optischen Detektionselementen, den Photodioden, auch die benötigten elektronischen Ansteuerungs- und Ausleseschaltungen enthält sowie eine für diesen Bildsensor angepasste Elektronikeinheit, mit der der Bildsensor betrieben werden kann.

Akronym / Name:

SensInt / Sensorintegration in mikrofluidische Point-of-Care-Cartridges – Produktionstechnologische Lösung eines ungelösten Problems

Laufzeit:2021 – 2023

Anwendung:

|Zeitaufgelöste Fluoreszenz| In-Vitro-Diagnostik| Mikrofluidik

Forschungsfeld:Integrierte Sensorsysteme


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.


Förderung

Das Projekt SensInt wurde als Teil der Reaktion der Europäischen Union auf die COVID-19-Pandemie über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE-OP 2014 – 2022) unter dem Kennzeichen 2021 FE 9072 gefördert.


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Kernthema

CMOS-basierte Biosensoren

Wir erforschen CMOS-integrierte Transducer und deren Interaktion mit biologischen Rezeptoren. Sie bieten das Potenzial für präzise, digitale und kostengünstige Point-of-Care-Tests und können Eigenschaften im molekularen Maßstab erfassen.

Dienstleistung

Integrierte Schaltungen

Wir entwickeln und realisieren für Sie anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) in CMOS-, BiCMOS- und SOI-Technologien. Wir realisieren fehlerfreie ASICs mit unseren Erstentwürfen.

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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