Verbundprojekt: Entwicklung eines bettseitigen Lungenüberwachungssensors für Frühgeborene basierend auf Diodenlaserspektroskopie; Teilprojekt: Entwicklung neuartiger Laserquellen und Module zur nicht-invasiven Lungenüberwachung

Im Rahmen des Vohabens soll ein System zur Überwachung der Lungenfunktion von Frühgeborenen realisiert werden. Grundlage des Systems ist die GASMAS-Technologie basierend auf Diodenlaserabsorptionsspektroskopie (TDLAS), das monomodige Diodenlaser nutzt, um Absorptionslinien im Wellenlängenbereich um 760 nm (Sauerstoff) bzw. 725 und 820 nm (Wasserdampf) abzutasten. Wasserdampf wird dabei als Referenzgas zur Bestimmung der Länge des Absorptionspfads verwendet, um damit die Sauerstoffkonzentration zu bestimmen. Mit dieser Methode wird es erstmals möglich in Echtzeit und nicht-invasiv die Sauerstoffkonzentration und das Lungenvolumen von Frühgeborenen zu überwachen. Im Rahmen des Teilvorhabens untersucht NANOPLUS geeignete Laserquellen für die TDLAS-Anwendung des NEO-LUNG Vorhabens in der Medizintechnik und die Integration dieser Quellen in ein neuartiges Lasermodul mit kombinierter Ausgabe mehrerer Kanäle. Für die angestrebte Anwendung in der nicht-invasiven Lungenüberwachung ist eine monomodige Emission in drei Kanälen erforderlich. Spezifische Herausforderungen ergeben sich dabei insbesondere aus dem Bereich der hohen Ausgangsleistung (bis 50 mW), sowie aus der erforderlichen Wellenlängenabdeckung (herunter bis 725 nm) für die Zielanwendung in der medizinischen Diagnostik. Die Aufgaben von NANOPLUS (AP 1) umfassen dabei: - Design von Laserstrukturen und Bauelementdesign, - Untersuchung geeigneter Prozessschritte und Bauelementrealisierung, - Forschungsarbeiten zum Multi-Wellenlängen-Lasersondenmodul und zur Integration der Laserquellen, - Optoelektronische Charakterisierung, - Iterative Optimierung der Eigenschaften. Daneben unterstützt und berät NANOPLUS die Verbundpartner NEO und GASPOROX im Rahmen der Arbeitpakete 4, 5 und 6 bei Entwicklung der Elektronik und Signalverarbeitung bzw. der Integration der neuartigen Laserquellen und Module in das Gesamtsystem des GASMAS-Lungensensors.