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.

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.

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.