Effiziente Diagnostik für den Vor-Ort-Einsatz
Ein Tropfen Blut genügt

Die patientennahe ‚Point-of-Care‘ (POC) Diagnostik beeinflusst den Markt der In-Vitro-Diagnostik sehr stark. An POC Plattformen wird ein besonderes Anforderungsprofil gestellt. Diagnostikgeräte sollten einerseits möglichst einfach bedienbar sein, kurze Analysezeiten bieten sowie eindeutige und qualitativ hochwertige Ergebnisse liefern, dabei kostengünstig, kompakt und flexibel für zahlreiche unterschiedliche Untersuchungen einsetzbar sein.
Bislang konnten diese hohen Anforderungen noch nicht zufriedenstellend gelöst wer­den. 2006 startete das ZentriLab Projekt, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Neben infoteam Software arbeiten weitere sieben Industriepartner eng mit dem Bio-Disk Team des Instituts für Mikrotechnik und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft e.V. (HSG-IMIT) in Baden-Württemberg zusammen. Ausgangspunkt ist eine grundlagenorientierte Basisentwicklung, die im Wesentlichen die Erarbeitung der mikrofluidischen Konzepte, Funktionalisierungsmöglichkeiten und Reagenzienintegration betrifft. Zu diesem zentralen Baustein tritt die industrielle Forschung an einer Basis-Plattform für die POC-Analytik in den definierten Applikationsbereichen ein. infoteam Software ist innerhalb des Forschungsprojekts mit der Steuerungsentwicklung der Systemplattform beauftragt.

Grundlagenorientierte Basisentwicklung

Das zu entwickelnde System umfasst ein Tischgerät sowie eine multi-purpose Fluidik-Kartusche aus Kunststoff, einem Einweg-Testträger, auf welchem verschiedene vollständige diagnostische Protokolle nach Auftrag einer Kleinstmenge Blut vollautomatisiert ablaufen. Je nach eingelegter Kartusche können dann verschiedene Tests gefahren werden. Als Pilotapplikationen werden dazu ein Thyroid (Schilddrüsen)-Hormon-Panel (TSH, fT3, fT4) sowie ein Steroid-Hormon-Panel für Vollblutproben implementiert. Die Detektion erfolgt hier durch Chemilumineszenz (CIA). Aus dem Bereich Nukleinsäurediagnostik wird ein PCR-basierter (Polymerase Chain Reaction) Genotyping-Test zur Blutgruppenbestimmung mit integrierter DNA-Extraktion aus Vollblut implementiert. Lediglich 15µl Flüssigkeit sind für die Auswertung nötig. D.h. ein Tropfen Blut genügt und in wenigen Minuten weiß das Gerät, ob der Patient eine harmlose Infektion oder eine hochansteckende Krankheit hat. infoteam entwickelte die Steuerung des Geräts, welche über das Echtzeitbetriebssystem Windows Embedded CE 6.0 pro per Touchpanel erfolgt. Dies wurde mit der IEC 61131 Programmiersoftware OpenPCS realisiert. Als Motorcontroller wurde EPOS 70/10 für den Maxon EC45 Motor verwendet. Dieser sorgt für die Drehung des Einweg-Testrägers, der Fluidik-Kartusche. Ein weiterer EPOS Motorcontroller steuert den Dispenser für bis zu drei Flüssigkeitsreagenzien. Eine Coldfire SPS übernimmt die Ablaufsteuerung (Bewegung, Heizung). Die Kommunikation erfolgt mit WinCE über eine serielle Schnittstelle, z.B. zum Empfang von Protokollen (Strings), dem Statusversand sowie der Kommunikation mit dem Service Tool. WinCE wertet des Weiteren die optischen Daten aus. Mit dem Service Tool, kann das Servicepersonal alle Funktionalitäten, die im Programmablauf verwendet werden, testen. Hier sind unterschiedliche Features einstellbar, z.B.

–
MoveVelocity
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Shake
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Positionierung (relativ/absolut)
–
Stop
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Reset
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Heizung

Der Benutzer loggt sich beispielsweise über einen Barcodereader ein. Er hat die Möglichkeit Protokolle an die SPS zu senden, Daten von der SPS zu empfangen und zu speichern, eine Optik-Auswertung (USB) vorzunehmen und sich die Ergebnisse anzuschauen.

Protokolleditor auf XML-Basis

Ferner wurde ein Protokolleditor entwickelt. Dieser basiert auf XML. Im Protokollablauf sind Blöcke und Sequenzen einstellbar, Kommentare und Wiederholungen, sowie die Befehle für Heizung, Motor und Optik. Zentrilab ist aufgrund seiner geringen Größe gegenüber Laboren im Vorteil. Die Funktionalität des Gerätes ist geringer, dabei flexibel und preislich attraktiv. Der Einsatz des Geräts ist z.B. für kleinere Arztpraxen und Labore vorgesehen.

Autor: Dr. Wolfgang Brendel, Geschäftsführer infoteam Software GmbH