Ziel der Entwicklung

Für die Behandlung des Diabetes werden kontinuierlich arbeitende Messsysteme auf enzymatischer Basis angewendet, die in regelmäßigen Abständen kalibriert werden müssen. Die Kalibrierung ist jedoch anfällig für Fehler, was schwerwiegende Folgen haben kann.
Ziel war es, eine Messkammer für eine kontinuierliche polarimetrische Glukosemessung zu konstruieren und zu fertigen, die nicht kalibriert werden muss. Die Entwicklungen im 3D-Druck ermöglichen die Herstellung eines komplex gestalteten Probenraumes, der an den Enden optische Komponenten formschlüssig aufnehmen kann. Die Miniaturisierung lässt eine kostengünstige Produktion in großen Stückzahlen zu.

Vorteile und Lösungen

Die Polarimetrie, kombiniert mit der Ultrafiltration bildet die Basis des neuen Systems zur kontinuierlichen Blutzuckermessung. Gegenüber den bereits existierenden Messverfahren hat die polarimetrische Blutzuckermessung den Vorteil, dass sie keiner verfahrensbedingten Drift unterliegt, wie dies bei enzymatischen Verfahren der Fall ist. Damit entfallen für den Diabetespatienten die aufwendigen und zudem fehleranfälligen Kalibrierungen. Gemessen wird direkt in der interzellulären Gewebeflüssigkeit, da sich in ihr der Glukosegehalt des Blutes mit nur geringer zeitlicher Verzögerung widerspiegelt.
In der Messkammer wird die Glukose von den streuenden Bestandteilen der zu untersuchenden Flüssigkeit separiert und ist gleichzeitig der Probenraum für die optische Messung. Dazu wurde eine Kammer konstruiert, die aus einem metallischen Grundgerüst und einer porösen Membran besteht. Das Grundgerüst wurde durch selektives Lasersintern hergestellt. Sie enthält sowohl kompakte als auch durchbrochene Bereiche und ermöglicht daher die Aufnahme der optischen Komponenten. Durch Applikation von Sol-Gel-Schichten mit unterschiedlichen Porengrößen wird an den Seiten eine Ultrafiltration realisiert, welche streuende Partikel vom Inneren der Messkammer fernhält. Die polarimetrische Messung wird entlang der Messkammer durchgeführt.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die zweifellos attraktivste Anwendung stellt die kontinuierliche Blutzuckermessung dar. Das Gesamtsystem ist für die Anwendung im klinischen Bereich ausgelegt.
Die Messkanülen sind ebenfalls für Anwendungen im nicht-medizinischen Bereich geeignet. In der Prozessindustrie, beispielsweise Süßwaren-, Getränke-, Alkoholindustrie (Glukosegehalt in naturtrüben Säften), Papierherstellung, Energiegewinnung (Umsatzkontrolle bei chemischen und biologischen Reaktionen, zum Beispiel Biogasanlagen), sind Sensoren für Stoffkonzentrationsmessungen notwendig. Daneben kommen auch Kraftwerke (insbesondere Biogasanlagen) sowie der Bereich der Kältetechnik (wie Kühl- und Brauchwasserkreisläufe) in Betracht, wobei für optische Messungen transparente Flüssigkeiten benötigt werden.