medizin&technik 01.2018

Das Testergebnis liefert
die App: Hier ging es den
Entwicklern vor allem
um eine einfache Lösung,
die keine zusätzlichen
Gerätschaften erfordert
und dennoch sichere
Informationen liefert
Mit dem Laser fein geschnitten
Mit dem Ultrakurzpulslaser schneiden die Forscher nicht nur das Papier
für den neuen Sensor. Auch filigrane Sensornetzwerke, die auf
dünnen Folien hergestellt werden, lassen sich damit verändern. So
werden die Trägerfolien durchlässig und dehnbar, können in ein Silikonmaterial
eingebettet werden und bekommen zum Beispiel die
Form eines bequem auf die Haut applizierbaren Sensorpflasters.
Ein Video zu solchen Sensoren, die für die Atmungskontrolle eingesetzt
werden könnten, ist auf der Homepage des Instituts für Mikrotechnik
an der Technischen Universität Braunschweig zu sehen:
http://bit.ly/2AY2muq/
Bild: Uni Oldenburg
Dank der Mikrostrukturierung aber
werden mit dem neuen Teststreifen jetzt
auch quantitative Aussagen möglich – etwa
über die Menge von CRP-Eiweißmolekülen,
wodurch man künftig auf die
Schwere einer Infektion wird schließen
können. „Dank der Kanäle durchwandert
eine Flüssigkeit den Teststreifen ungehindert
und mit hoher Geschwindigkeit“,
sagt Günter Gauglitz. „Die nachzuweisenden
Substanzen erreichen das Farbassay
gewissermaßen unter kontrollierten Bedingungen.
Aus der Stärke des roten Farbumschlags
können wir dann auf die Konzentration
der Substanzen schließen.“
Bei herkömmlichen Teststreifen ist das
problematisch, weil die Flüssigkeit vom
Papier ungleichmäßig aufgesaugt wird.
Eine kontrollierte Farbreaktion ist da
schwierig. Gauglitz: „Wir haben für den
Farbstoff und die verschiedenen Substanzen
Konzentrationskurven bestimmt, mit
denen das Messergebnis dann abgeglichen
wird.“
Dieser Abgleich geschieht übrigens
vollautomatisch. Dafür haben die Informatiker
vom Oldenburger Institut für Informatik
Offis gesorgt, die mit zum Projektteam
gehören. Sie haben eine
Smartphone-App entwickelt, die den
Farbwert analysiert und das Ergebnis auf
dem Bildschirm anzeigt. Die Entwicklung
dieser App hatte es in sich, denn sie sollte
besonders leicht zu handhaben sein: Ein
Klick mit der Smartphone-Kamera, und
schon ist das Ergebnis da.
App erkennt den Streifen und
die Position automatisch
„Dafür mussten wir einige Hindernisse
überwinden“, sagt der Offis-Informatiker
Tobias Tiemerding. „Wir mussten die App
so programmieren, dass sie den Teststreifen
automatisch erkennt – und zwar unabhängig
von der Entfernung zur Kamera
und der Lage des Teststreifens.“ Tiemerding
und seine Kollegen lösten das unter
anderem mit winzigen QR-Code-Symbolen,
die neben den Mikrokanälen in den
Teststreifen eingebrannt werden. Daran
orientiert sich die App, um den Streifen
im Bild auszurichten. „Zudem mussten
wir die Software so programmieren, dass
sie einen Weißabgleich durchführt“, sagt
Tiemerding, „denn je nach Umgebungslicht
erscheint das Rot auf dem Teststreifen
in ganz unterschiedlichen Farbtönen.
Das muss berücksichtigt werden.“
Tiemerding betont, dass es bereits
Apps gebe, mit denen man Teststreifen
auswerten könne. „Dafür muss man das
Smartphone aber in eine Halterung einspannen,
um einen genau definierten Abstand
einzuhalten. Bei manchen Produkten
muss der Teststreifen sogar in einem
Gehäuse mit Blitz fotografiert werden,
damit das Umgebungslicht die Messung
nicht verfälscht.“ All das sei viel zu aufwendig,
insbesondere dann, wenn die
Teststreifen künftig in Entwicklungsländern
eingesetzt werden sollen. „Die Lösung
muss einfach und billig sein. Wenn
man für die Analyse extra Zubehör kaufen
muss, dann ist das schon ein Ausschlusskriterium.
Wir hingegen brauchen tatsächlich
nicht mehr als ein Smartphone
und den Teststreifen, der künftig weniger
als 30 Cent kosten soll.“
Bei der Entwicklung der Software hatten
die Offis-Experten auch die neue europäische
Medical Device Regulation
(MDR) im Blick, die künftig höhere Anforderungen
an die Prüfung und Zuverlässigkeit
von Software stellt. „Wir haben die
App in dieser Hinsicht programmiert“,
sagt Tiemerding. „Die MDR sieht aber
auch zahlreiche Tests vor, die den Rahmen
der ersten Projektphase gesprengt
hätten. Diese werden wir mit einem weiteren
Partner jetzt in der zweiten Projektphase
angehen.“
Dann soll auch der Sensor weiterentwickelt
werden. So wollen die Partner
künftig selbst sehr kleine Moleküle nachweisen
können – etwa Rückstände von
Medikamenten im Abwasser von Kläranlagen.
Zudem soll die Analyse noch optimiert
werden. Da Flüssigkeiten wie etwa
Blut unterschiedlich viskos sein können,
ändert sich auch das Fließverhalten in
den Kanälen, was die Farbreaktion beeinflusst.
Deshalb wird auf dem Teststreifen
jetzt eine Funktion zur Auto-Kalibrierung
realisiert.
Wann der Teststreifen auf den Markt
kommen wird, können die Projektpartner
derzeit noch nicht sagen. Da das Projekt
vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert
und von der Arbeitsgemeinschaft
industrieller Forschungsvereinigungen
unterstützt wird, stehen Industrieunternehmen
beratend zur Seite, damit die
Teststreifen eine gute Chance haben, Produktreife
zu erlangen.
■
Tim Schröder
Wissenschaftsjournalist in Oldenburg
Weitere Informationen:
www.imt.tu-bs.de/
www.offis.de
www.mnf.uni-tuebingen.de
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