In der Medizintechnik nehmen nicht nur die Produkte und Komponenten immer kleinere Dimensionen an. Gerade bei den Oberflächen sind Details entscheidend, die im Mikro- und Nanometerbereich liegen. Ein Beispiel hierfür sind mikrofluidische Systeme und transparente Mehrschichtsysteme, wie sie für Lab-on-a-Chip-Anwendungen eingesetzt werden.
Optische 3D-Messsysteme gewinnen hier immer stärker an Bedeutung, da sie – flexibel einsetzbar – hochauflösende und aussagekräftige Messungen liefern.
NanoFocus, Messtechnikausrüster für den Mikro- und Nanometerbereich, bietet hochpräzise 3D-Oberflächeninspektionssysteme an, die bestens für die hohen Anforderungen der Medizintechnik geeignet sind. Der wesentliche Vorteil der berührungslosen 3D-Oberflächenanalyse gegenüber anderen, beispielsweise taktilen Verfahren oder der in der Medizin vielfach eingesetzten Rasterelektronenmikroskopie, ist ihre Schnelligkeit. Ohne zeitraubende Präparation der Proben stehen innerhalb von wenigen Sekunden aussagekräftige und wiederholgenaue Messwerte zur Verfügung. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass mit den optischen Systemen dreidimensionale Eigenschaften der Oberflächen beschrieben werden können, die mit zweidimensionalen Kennwerten alleine nicht eindeutig quantifizierbar sind. Entscheidende Faktoren, die Anwendern bei der Entwicklung und Qualitätskontrolle von Labs-on-a-Chip zugutekommen.
Mikrofluidische Komponenten
Die Messaufgaben in der Mikrofluidik erfordern meist nicht eine punktuelle sondern flächenhafte Erfassung der Oberfläche. Bei diesen Voraussetzungen bietet sich ein scannendes 3D-Profilometersystem wie zum Beispiel aus der µscan-Produktlinie an. Die Systeme kommen mit den vorherrschenden Besonderheiten, sehr glatten Oberflächen und steilen Kanten, gut zurecht. Um eine Aussage über die Qualität der Komponenten machen zu können, müssen die Teile, anhand mikrogeometrischer Parameter untersucht werden. Interessant sind hier vor allem die Querschnittsflächen, Höhen, Breiten und Volumen der Kanäle und Ventile, die Aufschluss über das Fließverhalten geben.
Für die Analyse bietet die von NanoFocus entwickelte Auswertesoftware zahlreiche Darstellungsmöglichkeiten. Die Messdaten können als 3D-Bild, in Form einer Profilansicht oder in Form von Parametern tabellarisch visualisiert werden. So lässt sich per Knopfdruck die Höhenanalyse der Fläche, eine automatische Stufenmessung oder etwa die Rauheitsmessung der Kanalstruktur durchführen. Um die Kanäle beispielsweise exakt zu vermessen, können Profillinien über die Messung gelegt werden. Exakte Kennwerte lassen sich so schnell und wiederholgenau ermitteln. Der Protokollgenerator ermöglicht das einfache Erstellen von individuellen Analyseberichten mit wenigen Klicks.
Der Sensorchip
Das Kernstück eines Microlabs ist ein Sensor-Chip. Dessen Oberfläche besteht aus einer Anordnung verschiedener Sensoren, die beispielsweise die Ermittlung von Blutwerten sorgen. Diese Sensoren produzieren elektrische Signale als Reaktion auf jeweils einen im Blut enthaltenen Analyt. Um jeden Sensor auf eine bestimmte Substanz reagieren zu lassen, sind diese mit spezifischen Membranen abgedeckt. Diese werden als mikroskopisch kleiner Tropfen von wenigen Nanolitern aufgebracht. Ein maßgeschneidertes Dosiersystem platziert die Nanolitervolumen automatisch. Eines haben die verschiedenen Sensoren, überzogen mit einer individuellen chemisch aktiven Substanz, jedoch gemeinsam: Auf die Füllmenge kommt es an. Mit Messsystemen auf Basis konfokaler 3D-Technologie, wie etwa den µsurf-Systemen, werden nun die Überzüge der einzelnen Sensoren überprüft. Die transparenten Flüssigkeiten sind für optische Systeme eine besondere Herausforderung, jedoch für die NanoFocus-Systeme gut lösbar.
Die Anforderungen an die eingesetzte Messtechnik steigen jedoch von der Entwicklung bis zur seriellen Produktion. Während bei Stichprobenkontrollen noch manuelle Einzelmessungen vorgenommen werden können, erfordert der Einstieg in die Serienproduktion einen automatisierten Messablauf. Die Messsysteme von NanoFocus sind aus diesem Grund nachrüstbar, wachsen sozusagen mit Ihrer Messaufgabe. Unterstützt wird die Hardware dabei von der bewährten Automatisierungssoftware µsoft automation von NanoFocus. Diese kann unkompliziert auch nachträglich noch in das bestehende System integriert werden und bietet neben einer leichten Bedienbarkeit standardisierte Messungen und Auswertungen ohne Benutzereinfluss.
NanoFocus, Oberhausen www.nanofocus.de
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