Verbundprojekt: Advanced Photonic Sensor Materials (APOSEMA) - Teilvorhaben: Entwicklung substrat-integrierter hohler Lichtwellenleiter

Das geplante Vorhabens hat die erstmalige Erforschung und Erprobung neuartiger optischer Messtechniken zum Ziel, die zur schnellen und empfindlichen Spurengasmessung insbesondere in der Atemgasanalytik geeignet sind. Ziel des Verbundes im Rahmen dieses internationalen M-ERA.net Projektes ist daher nach eingehender Methodenvalidierung der Aufbau von zwei Demonstratoren für eine exemplarische Pilotanwendung in der Medizintechnik: Atemgasanalyse zur Diagnostik und Therapieüberwachung. Dies wird durch die erstmalige und einzigartige Kombination bzw. Integration aus Fluoreszenzanalyse auf Basis von Nanofaser-Hybrid-Verbundmaterialien und Infrarotspektroskopie mittels Interband-Kaskaden-Lasern in Verbindung mit miniaturisierten substrat-integrierten hohlen Lichtwellenleiter, die simultan als Absorptionsmesszellen dienen, realisiert. Die vorgeschlagenen Messprinzipien, respektive ihre einzigartige Kombination in einem kompakten Gerät, sollen zunächst anhand von Laboraufbauten validiert und anschließend für die medizinische Erprobungsphase in anwendbare Demonstratoren umgesetzt werden. Neben der simultanen Messung mehrere IR-aktiver und –inaktiver Atemgaskomponenten wird insbesondere das Verhalten des Messaufbaus hinsichtlich auftretender Querempfindlichkeiten geprüft. Insbesondere werden die substrat-integrierten hohlen Lichtwellenleiter zur Anwendung in der Atemgasanalytik bzgl. kostengünstiger Fertigung, optimierter Absorptionsweglänge, Kombinierbarkeit mit ICLs, Integrierbarkeit der Fluoreszenzsensorik mittels Nanofaser-Hybrid-Verbundmaterialien optimiert werden. Zur Beurteilung der Verwertbarkeit des vorgeschlagenen Messprinzips werden die Demonstratoren anschließend im klinischen Umfeld erprobt und entsprechend optimiert.