Mikrotechnische Entwicklung eines biochemischen Analysegerätes zur Blutalkoholbestimmung

In der vorliegenden Dissertation sind die technologischen Grundlagen fur die Herstellung von Mikroanalysesystemen erarbeitet worden. Hierbei wurde besonders auf die Entwicklung und Optimierung von Prozesparametern im Bereich der Fotolithographie, der Schichtabscheidung, der Naschemie und der Verbindungstechnik eingegangen. Fur einzelne Prozesse sind charakteristische Probleme und typische Fehler aufgefuhrt, sowie verschiedene Losungsansatze vorgestellt worden. Fur die Ansteuerung mikrofluidischer Komponenten wie Mikropumpen und Ventile, die zur Steuerung von Flussigkeiten und Gasen in Mikroanalysesystemen eingesetzt werden, sind unterschiedliche Antriebsmechanismen untersucht worden. Nachdem der Herstellungsprozes dieser mikrotechnischen Aktoren optimiert wurde, sind die Aktoren charakterisiert und fur die Ansteuerung der einzelnen Komponenten bewertet worden. Zur Steuerung von Fluiden wurden unterschiedliche Ventile und Pumpen hergestellt. Es hat sich dabei gezeigt, das es nicht die optimale Mikropumpe oder das universell einsetzbare Ventil gibt. Vielmehr mus in jedem Fall analysiert werden, welcher Typ im aktuellen Mikrosystem am effektivsten eingesetzt werden kann. Ist dies jedoch geschehen, so kann man auf einen grosen Fundus von hier vorgestellten und mikrotechnisch realisierten Fluidikkomponenten wie Flieskanale, aktive,- und passive Ventile, Mikropumpen und Durchflussensoren zuruckgreifen. Zur Demonstration, wie sich aus den einzelnen mikrofluidischen Komponenten ein komplexes Mikroanalysesystem aufbauen last, ist ein System zur Bestimmung des Blutalkoholgehalts entwickelt worden. Hieran wurden die Moglichkeiten gezeigt, die sich aus der Kombination der Fachgebiete Chemie, Biologie, Elektronik und Mikrosystemtechnik ergeben. Das mikrotechnisch hergestelle Alkoholmessystem setzt als biologische Komponente das Enzym Alkoholoxidase ein, mit dem Alkohole in Anwesenheit von Sauerstoff zu ihren Aldehyden und Wasserstoffperoxid oxidieren. Die Funktionsweise des Mesgerates beruht darauf, das der Korper nach Genus eines alkoholhaltigen Getrankes eine zum Blutalkoholgehalt proportionale Alkoholmenge uber die Haut ausscheidet. Dieser Alkohol gelangt in das Mikrosystem und bildet in einer biochemischen Reaktion Wasserstoffperoxid, das bei einer amperometrischen Messung zu Sauerstoff oxidiert. Aus der Grose des fliesenden Stroms last sich der Alkoholgehalt bestimmen. Messungen mit dem entwickelten mikrotechnischen Alkoholmessystem auf der Hautoberflache unterschiedlicher Testpersonen zeigten, das mit diesem Verfahren schon geringe Mengen Alkohol, wie sie durch Genus von zwei Glasern Sekt in den Korper gelangen, sicher uber Hautausdunstungen detektiert werden konnen.