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        Der effektivste Weg zur Messung hoher CO2-Konzentrationen

        Der STC31 ist ein chipgrosser Gaskonzentrationssensor für genaue CO2-Messungen über einen grossen Bereich, der für die Massenproduktion konzipiert ist. Der Sensor basiert auf einem revolutionierten Wärmeleitfähigkeits-Messprinzip, das zu einer überlegenen Wiederholbarkeit und Langzeitstabilität führt. Dies macht den STC31 zur perfekten Wahl für Anwendungen, bei denen es auf Zuverlässigkeit ankommt.

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        Evaluationskit für Einweg-Durchflusssensor LD20-2600B

        Der Sensor LD20-2600B für schnelle, präzise und zuverlässige Messungen niedrigster Durchflussraten in biomedizinischen Anwendungen wurde bereits vor drei Jahren erfolgreich eingeführt. Das Evaluationskit dieses OEM-Flüssigkeitsdurchflusssensors kann nun auch online über das Vertriebsnetz von Sensirion gekauft werden.

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        Sensirions Sensoren sind in diversen Märkten und unterschiedlichen Applikationen im Einsatz. Unsere hochwertigen Umwelt- und Flowsensoren und Sensorlösungen helfen die Energieeffizienz in vielen Bereichen zu steigern. Weiter erhöhen sie die Sicherheit, unterstützen Gesundheitsanwendungen und verbessern die Lebensqualität. 

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        Das 1998 gegründete Unternehmen gehört zu den führenden Herstellern von hochwertigen Sensoren zur Messung und Steuerung von Fluss- und Umweltmessgrössen. Sensirion beschäftigt Mitarbeitende unter anderem in den USA, Südkorea, Japan, China, Taiwan und Deutschland. Geforscht, entwickelt und produziert wird am Hauptsitz in der Schweiz. 

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    Herausforderungen in der Personalisierten Medizin

    Autor: Dr. Moritz Kneipp, Product Manager Liquid Flow Sensors

    Die Medizin hat die Lebensqualität der breiten Bevölkerung enorm verbessert. So sind Krankheiten wie Polio, Syphilis, Tuberkulose oder die Pest heutzutage nahezu ausgestorben und gut behandel- oder heilbar. Einen nächsten Meilenstein für die Medizin stellt nun die personalisierte Medizin dar. Sie zielt nicht auf die breite Masse der Bevölkerung ab, sondern hat das Ziel, das Individuum auch über die Diagnose hinaus in den Fokus zu rücken. So werden das individuelle Krankheitsbild, die physiologische Konstitution, aber auch das Geschlecht und die resultierenden spezifischen Auswirkungen von Therapien und Medikamenten berücksichtigt. Ein Ziel der personalisierten Medizin ist es, eine massgeschneiderte Pharmakotherapie für den jeweiligen Patienten aufzustellen und diese gegebenenfalls auch über den Therapieverlauf hinweg anzupassen.

    Ermöglicht werden solche spezifischen Therapien durch das Zusammenspiel mehrerer moderner technologischer Errungenschaften. Eine zugeschnittene Krebstherapie könnte somit beispielsweise durch die Integration von Durchflusszytometern, DNA-Sequenzierung und Organ-on-a-Chip Anwendungen realisiert werden.

    Durchflusszytometer für die Analyse und Diagnose

    Durchflusszytometer sind Geräte, welche eine schnelle Analyse von Zellen erlauben. Bei diesem Messverfahren fliessen Zellen in einer hohen Geschwindigkeit an einer Analyseeinheit vorbei (z.B. elektrische Spannung oder Fluoreszenz). Die Wechselwirkung zwischen Zelle und der Spannung oder dem Licht hängt von der Form, Struktur, Grösse und/oder Färbung der Zelle ab. So können Zellen mit den gewünschten Eigenschaften identifiziert und mit Hilfe von einer nachgeschalteten Zellsortiertechnologie isoliert werden.

    Besonders wichtig sind Durchflusszytometer im Zusammenhang mit im Blut zirkulierenden Tumorzellen (engl. Circulating Tumor Cells, CTCs). CTCs können aus einer Blutprobe eines Patienten isoliert werden und stellen somit, im Vergleich zu teils komplizierten und invasiven Biopsien, eine minimalinvasive Alternativmethode dar. Insgesamt können dadurch die Schmerzbelastung der Patienten, das Gesamtrisiko und die Kosten der Biopsie gesenkt werden. Bei Fällen, in welchen die Lage und Position des Primärtumors eine traditionelle Biopsie unmöglich macht, könnten CTCs verwendet werden um trotzdem die für die Diagnose essentiellen Daten aufzuzeichnen.

    Im Jahr 1869 wurden CTCs zum ersten Mal bei einem Patienten festgestellt. Die CTCs gelangen aus dem Primärtumor in den Blutkreislauf oder in das lymphatische System.Bereits in einem frühen Krankheitsstadium können CTCs im Blut von Patienten nachgewiesen werden, da ihr Aufkommen mit 1-10 CTCs pro mL Vollblut im Vergleich zu Millionen weisser und Milliarden roter Blutkörperchen in der gleiche Menge Blut aber extrem niedrig ist, bedarf es hochsensibler Durchflusszytometer und –sortierer, um sie zu detektieren und zu isolieren.

    DNA Sequenzierung zur Charakterisierung

    Sind die CTCs isoliert, können Sie weiter charakterisiert werden. Diese Charakterisierung kann und muss bis auf die molekulare Ebene reichen und selbst die DNA einer einzelnen Tumorzelle kann sequenziert werden. Verlässliche und zeitlich relevante Daten können die sogenannten Next Generation Sequencing (NGS) Technologien liefern.

    NGS ermöglicht es die Nukleotid-Abfolge von DNA mit erhöhtem Durchsatz als bei den klassischen Sequenzierungsmethoden (z.B. Sanger-Sequenzierung) zu ermitteln. Die gewonnenen Informationen könnten so Aufschluss über die Art des Tumors, die spezifischen Mutationen der CTCs und somit eine Indikation über den möglichen Krankheitsverlauf und die relevanten Therapien geben. Die Kombination aus NGS und CTCs macht einen Ersatz der traditionellen Biopsie in Zukunft möglich.

    Organ-on-a-Chip-Technologien

    Als nächster Schritt könnte in Zukunft eine Organ-on-a-Chip-Technologie (OOC) folgen. OOC ist eine hoch-technologische Ausprägung von Zellkulturen. Klassische 2-dimensionale Zellkulturen in Petrischalen haben den Nachteil, dass sie weit von der in vivo-Situation entfernt sind. Um den in vivo-Verhältnissen näher zu kommen wurden 3-dimensionale Zellkulturen entwickelt. In solchen 3-dimensionalen Zellkulturen können die Zellen in alle Richtungen wachsen und bilden so die Mikroumgebung in lebendem Gewebe mit den charakteristischen Zelle-Zelle- und Zelle-Matrix-Interaktionen naturgetreuer nach. Neben den räumlichen Randbedingungen spielen für noch realistischere Modelle auch die mechanischen und chemischen Belastungen eine Rolle. Gewebe, wie die Lunge oder auch das Herz, sind klassische Beispiele für Organe, welche nur mit Bewegung ihre volle Funktion erfüllen können. Die Gewebebewegung resultiert in Dehnungs- und Kompressionskräften auf die Zellen und die extrazelluläre Matrix. In OOC-Lungenkulturen werden zum Beispiel durch die Verwendung von Vakuumtechnologie Bewegungen erzeugt, die denen der in vivo-Lunge sehr nahestehen. Durch die Kombination verschiedener Gewebetypen ist es sogar möglich, komplette Human-on-a-Chip-Modelle zu generieren, um so auch die metabolischen und physiologischen Effekte von Therapien zu simulieren. Die Verwendung von OOC, kann so nicht nur die personalisierte Medizin voranbringen, sondern ermöglicht es auch, die Anzahl an Tierversuchen in der Forschung zu reduzieren.

    Hohe Präzision dank Sensorik

    Das Zusammenspiel dieser Technologien und Anwendungen hat ein immenses Potential. Die Möglichkeiten scheinen grenzenlos, allerdings kämpfen alle genannten Anwendungen mit ähnlichen Hürden. Diese Hürden entstehen aus ihrem Vorteil der hohen Präzision. Um verlässliche Ergebnisse und somit die Effektivität für die Patienten zu garantieren, müssen alle internen Prozesse der jeweiligen Systeme genauestens definiert, gemessen und kontrolliert werden. Die hohen Anforderungen an die Genauigkeit, sowie die Kleinstmengen an Proben, die zur Verfügung stehen, benötigen entsprechende Sensortechnologien, um die Prozesse genauestens steuern zu können.

    Diese Sensortechnologien finden sich im Produktportfolio der Sensirion wieder. Die Sensirion ist führend in der Umwelt- und Durchflusssensorik. Neben CO2, PM2.5 und Feuchte- und Temperatursensoren, komplettieren Differenzdruck- und Gas- und Flüssigkeitsdurchflusssensoren das Produktportfolio. Ein Beispiel für einen solchen Flüssigkeitsdurchflusssensor ist der LPG10. Mit seinen Abmessungen von 10x10 mm2 lässt er sich perfekt auch in sehr kleine medizinische Geräte, wie beispielsweise die so genannten Point-of-Care-Geräte integrieren. Neben der exzellenten Biokompatibilität - Glas ist das einzige benetzte Material des Sensors – sprechen das bewährte mikrothermische Messprinzip, mit seiner ausserordentlichen Genauigkeit und Messgeschwindigkeit bei niedrigsten Flussraten für die Verwendung des LPG10 in den genannten Anwendungen.


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    • Fachartikel - Herausforderungen in der Personalisierten Medizin

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    Sensirion Liquid Flow Thermal Measurement Principle 530 400px

    Die CMOSens® Technologie integriert einen sehr schnellen, miniaturisierten thermischen Sensor zusammen mit der gesamten hochpräzisen Auswerteschaltung auf einem einzigen CMOS Mikrochip. Ein Heizelement auf dem Mikrochip bringt für die thermische Flussmessung eine minimale Wärmemenge in das Medium ein. Zwei Temperatursensoren, symmetrisch oberhalb und unterhalb der Wärmequelle positioniert, erfassen mit hoher Sensitivität kleinste Temperaturdifferenzen und liefern so die grundlegende Information über die Wärmeausbreitung, welche direkt mit der Fliessgeschwindigkeit in Abhängigkeit steht. Mit der Integration auf einem einzigen Chip wird sichergestellt, dass die empfindlichen, analogen Sensorsignale störungsfrei und hochpräzise verstärkt, digitalisiert und weiterverarbeitet werden können, sodass der Chip dem Anwender direkt ein kalibriertes und linearisiertes Signal über eine digitale Schnittstelle zur Verfügung stellt.

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