Medizinische Einwegsensoren Von Komponenten zur Plattform: Wie Biosensorik neu gedacht werden kann

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Im Rahmen einer Partnerschaft soll ein kostengünstiger Einwegsensor für die Mehrkanal-Diagnostik entwickelt werden. Dazu wollen die Entwickler ASIC-Intelligenz direkt in einen Biosensor integrieren. Das eröffnet neue Möglichkeiten.

Die Entwicklung vernetzter Medizintechnik verändert sich: Anstelle einzelner Komponenten für Sensorik, Datenverarbeitung und Übertragung entstehen integrierte Plattformen, die alle Funktionen in einem kostengünstigen Einweggerät vereinen. Das bedeutet für Elektronikentwickler gleichzeitig, dass sie bei Miniaturisierung, Power-Management und industrieller Skalierbarkeit neu denken müssen. Dem gegenüber stehen jedoch erheblich bessere Marktchancen in einem Milliarden-Euro-Segment.

Die strategische Partnerschaft der beiden französischen Unternehmen Linxens und Presto Engineering zeigt beispielhaft, wie sich diese technischen Anforderungen lösen lassen. Beide Unternehmen haben eine Biosensor-Plattform entwickelt, mit der hochintegrierte Einweg-Diagnostik nicht nur technisch machbar, sondern auch wirtschaftlich darstellbar ist.

ASIC ist direkt im Biosensor integriert

Der technologische Durchbruch liegt in der direkten Integration von ASIC-Intelligence in den Biosensor selbst. Prestos Next-Generation-Silicon-Plattform vereint mehrere kritische Funktionen:

• Signalverarbeitung: On-Chip-Analog-Frontend für Biosignal-Konditionierung.

• Sichere Konnektivität: Integrierte Kommunikations-ASICs für standardisierte Datenübertragung.

• Power-Management: Ultra-Low-Power-Design für Einweg-Batterien.

• Datenverarbeitung: Lokale Intelligence für Vorverarbeitung und Qualitätskontrolle.

Dank der Integration ist es möglich, komplexe Diagnosefunktionen in einem kostengünstigen Einwegformat anzubieten, ohne bei Genauigkeit oder Sicherheit einen Kompromiss eingehen zu müssen.

Hardware-Komponenten und systemische Integration

Die Plattform basiert auf der Kombination verschiedener Hardware-Ebenen. Als Basis verwendet Linxens flexible Substrate für organische Formfaktoren und integriert Elektroden, Biosensor-Transducer sowie miniaturisierte Antennen für NFC und Bluetooth direkt in das Substrat. Diese Grundlage ermöglicht es, auch komplexe geometrische Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die notwendige elektrische Performance sicherzustellen.

Die ASIC-Integration von Presto bringt kundenspezifische ICs mit medizinischer Qualifikation ins Spiel. Diese verfügen über integrierte Analog-Frontends für Mehrkanal-Sensing, Embedded-Prozessoren für lokale Datenverarbeitung und Verschlüsselungs-Engines für sichere Datenübertragung.

Eine Besonderheit ist, dass sich verschiedene Sensor-Typen über ein gemeinsames Interface ansprechen lassen und dabei die spezifischen Anforderungen unterschiedlicher Biomarker zu berücksichtigen. Das Packaging und Manufacturing nutzt hochvolumen-kompatible Fertigungsprozesse und Einweg-optimierte Gehäuse. Mithilfe eines automatisierten Assembly-Verfahrens lassen sich die Kosten kontrollieren, ohne dass die für medizinische Anwendungen notwendige Qualität beeinträchtigt wird.

Fünf zentrale Design-Prinzipien

Die Entwicklung folgt fünf zentralen Design-Prinzipien, die sich gegenseitig verstärken. Kosteneffizienz wird durch ein konsequentes Einweg-Design erreicht, das optimierte Komponentenauswahl und speziell angepasste Fertigungsprozesse nutzt. Die kompakte Bauweise resultiert aus der ASIC-Integration und dem Einsatz flexibler Substrate, wodurch traditionelle PCB-Grenzen überwunden werden können.

Standardisierte Interfaces wie NFC und Bluetooth bieten eine nahtlose Integration in bestehende IT-Systeme für Gesundheitsanwendungen. Die industrielle Skalierbarkeit basiert auf bewährten Hochvolumen-Fertigungsprozessen mit etablierten Lieferketten, während Design-Flexibilität durch eine modulare Architektur gewährleistet wird, die verschiedene Sensor-Typen und Anwendungen unterstützt.

Mögliche Anwendungen

Die Plattform deckt ein breites Spektrum unterschiedlicher technischer Anforderungen ab. In der Point-of-Care-Diagnostik sind eine schnelle Signalverarbeitung und eine Einweg-Nutzung ohne Kontamination wichtig, während für Wearable-Monitoring ein Ultra-Low-Power-Design, hautverträgliche Materialien und diskrete Formfaktoren erforderlich sind.

Die modulare Architektur ermöglicht es, unterschiedlichen Anforderungen mit einer gemeinsamen Hardware-Basis zu erfüllen und dabei anwendungsspezifische Optimierungen vorzunehmen. (heh)

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