Hochleistungsfähige HomeCare-Terminals auf Basis opto-fluidischer Systemintegration Jens Ducrée HSG-IMIT, Institut für Mikro und Information Informationstechnik, Hahn-Schickard-Gesellschaft, Villingen-Schwenningen, Germany IMTEK - Department of Microsystems Engineering, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Germany e-mail: jens.ducree@hsg-imit.de Kurzfassung Dieser Beitrag skizziert ein neues Konzept für hoch-leistungsfähige, aber zugleich benutzerfreundliche und kostengünstige Terminals für die patientennahe in-vitro Diagnostik. Die Technologie basiert auf dem Liquid Handling der bereits am HSG-IMIT entwickelten, zentrifugal-mikrofluidischen Bio-Disk Plattform. Um den techno-ökonomischen Randbedingungen im Bereich HomeCare oder auch der Notfallmedizin zu erfüllen, werden allerdings die Detektionskomponenten durch Integration von Leiter-komponenten wie organische LEDs und Photodioden vom Gerät auf das Cartridge verlagert. Weiterhin wird das Gerät selbst über Kommunikationsschnittstellen ergänzt, um sich auf diese Weise in eine AAL-Umgebung wie die Privat-wohnung oder ein Notarztsystem einzufügen. Opto-fluidische Systemintegration Beispielhafter Aufbau eines zentrifugal-mikrofluidischen Enduser-Terminals mit Cartridge. Auf dem Einweg-Cartridge sind opto-elektronische Komponenten wie LEDs, Photo-dioden und Heizwiderständen angebracht. Über Laser- und Photodioden / Photozellen werden Signale und Energie übertragen. Das Gerät mit dem Drehmotor und der Steuer-einheit kann über eine Datenschnittstelle, beispielsweise eine WLAN-Karte, nahtlos in „ambient-intellligence“-Netz-werke eingebunden werden. Ähnlich wie in einem handels-üblichen CD-Laufwerk kann auf dem Cartridge noch eine Datenspur zur Hinterlegung des Ablaufprotokolls oder zum Speichern von Patientendaten vorgesehen werden. Homecare Terminal in AAL-Umgebung benutzerfreundliches System Handhabung wie CD-Player T Glukose-Teststreifen kontaminationsfreies Liquid Handling geringer Wartungsaufwand optimale Kostenstruktur für geringen Durchsatz Gerät: 10-100 € Cartridge: 1-10 € hohe Sensitivität kontinuierliche Detektion Datenmanagement Kommunikationsschnittstellen, z.B. WLAN Health-Care Professional Datenspur Ablaufprotokoll Dokumentation (z.B. CD-Writer, LightScribe) Bio-Disk Plattform Zentrifugale Mikrofluidik Substrat geometrische Strukturen Beschichtungen, z.B. hydrophil / hydrophob vorgelagerte Reagenzien rotatorische Trägheitskräfte, z.B. Zentrifugalkraft Kapillarkräfte, z.B. hydrophober Stopp Frequenzprotokoll Modularer Aufbau Applikationsspezifische Einweg-Cartridges („Disks“) Mehrzweck-Player Drehmotor Optische Detektion Flüssigkeits-Dispensierer Anwendungen In-vitro Diagnostik Lebenswissenschaften Vorteile Robustes Liquid Handling Dosieren Schalten Mischen Sedimentieren Keine druckdichten Schlauchanschlüsse Zitate [1] Jens Ducrée et al. The centrifugal microfluidic Bio-Disk platform. J. of Micromechanics & Microeng., 17, S103, 2007. [2] Lutz Riegger et al. Single-step centrifugal hematocrit determination on a 10-$ processing device. Biomedical Microdevices, 9, 795, 2007. [3] Jürgen Steigert et al. Rapid prototyping of microfluidic chips in COC. J. of Micromech. & Microeng., 17, 333, 2007.