Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vom Patienten leicht zu schlucken: Fasersensoren aus dem IPHT Jena

19.03.2009
Moderne Lichtleitfasern sind nicht nur wichtige Komponenten für die Telekommunikation, sondern finden auch zunehmend in der Medizin, vor allem auf dem Gebiet der minimal-invasiven Medizin, Anwendung.

Am Institut für Photonische Technologien Jena (IPHT) entwickeln Wissenschaftler Methoden für die Herstellung besonders dünner optischer Fasern mit effizienten Lichtleiteigenschaften. Diese sollen u.a. in einem Endoskop zur Vorsorgeuntersuchung von Speiseröhrenkrebs zum Einsatz kommen.

Im laufenden Forschungsprojekt suchen die Wissenschaftler des IPHT zusammen mit Kollegen des Lehrstuhls für Mikrosystemtechnik der Technischen Universität Chemnitz nach Möglichkeiten, Fasern mit einer hohen Auflösung herzustellen.

Diese sollen in einem Drucksensorkatheter, der für die endoskopischen Untersuchungen der Speiseröhrenbewegungen (Peristaltik) Anwendung finden. Störungen der Peristaltik sind in den Mittelpunkt des Interesses gerückt, seitdem bekannt ist, dass sie ein Risikofaktor für Speiseröhrenkrebs sind. Bei den Untersuchungen spielt besonders die Dicke der Glasfasern eine entscheidende Rolle, da dünnere Fasern den mechanischen Druck von außen effizienter in eine Längsdehnung der Bragg-Gitter umwandeln.

Ein weiterer Vorteil ist die relativ hohe Anzahl von Sensoren, die auf eine bestimmte Länge geschrieben werden können. So ist eine höher aufgelöste und schnellere Aufnahme der Schluckvorgänge möglich. Das unangenehme langsame Herausziehen während der Untersuchung, wie es heute noch üblich ist, entfällt.

Weiterhin wird in Zusammenarbeit mit dem Kunststoff-Zentrum Leipzig an geeigneten Kunststoffummantelungen für die Fasern gearbeitet. Die Hülle darf für den Patienten nicht schädlich sein, gleichzeitig muss sie auch druckempfindlich und robust genug sein, um eine fehlerfreie Messung zu gewährleisten. Ein weiterer entscheidender Punkt ist die Auswertung und Aufbereitung der anfallenden Daten während der Untersuchung. Hier wird an einer kleinen und kompakten Auswerteeinheit gearbeitet, die den Arzt bei der Diagnose unterstützen soll.

Das IPHT ist eines von weltweit drei Instituten, die ein hocheffizientes Herstellungsverfahren für spezielle Faseroptische Module entwickelt haben und das einzige Institut, das dieses Verfahren in eine kommerzielle Anwendung überführen konnte. Im November 2005 wurde die Fibre Bragg Grating Sensors Technologies GmbH (FBGS) aus dem IPHT ausgegründet. Das Unternehmen zielt darauf ab, zu einem Branchenführer in der Produktion von hoch zuverlässigen Faser-Bragg-Gitter Sensoren zu werden. Dabei wird auf das Know-how des IPHT zurückgegriffen, welches den kompletten Prozess des Faserziehens, das Ummanteln der Fasern mit speziellen Schutzschichten sowie das Einschreiben verschiedener Bereiche mit unterschiedlichen Brechzahlen umfasst. Diese als Faser-Bragg-Gitter bezeichneten Strukturen sind für die Entwicklung von hochmodernen, leistungsfähigen und langzeitbeständigen Sensoren von enormer Bedeutung.

Bereits während des anspruchsvollen Prozesses des Ziehens von Fasern mit nur 80 µm Durchmesser (Durchmesser eines Haares) werden die optischen Strukturen mit einem Laser in Bruchteilen einer Sekunde in die Glasfasern eingeschrieben. "Wir benötigen nur einen Laserpuls von 10 Nanosekunden um 12000 Gitterstriche in die Fasern zu schreiben" erklärt Diplom Physiker Manfred Rothhardt aus der Abteilung Faseroptische Module. Unmittelbar danach findet eine Umhüllung der zerbrechlichen Fasern statt, so dass diese mechanisch stabilisiert auf Vorratsspulen aufgewickelt werden können. Diese herausragende Technologie ermöglicht die Integration von ca. 36 Sensoren auf einer Faserlänge von nur 30 cm. Ein Sensor besteht aus mehreren 1000 Gitterstrichen, die periodisch die Lichtdurchlässigkeit der Glasfaser ändern. "Durch den Wechsel von Bereichen hoher und niedriger Brechzahl kommt es zur Reflexion einer bestimmten Wellenläge des breitbandig eingestrahlten Lichtes", so Rothhardt. Verändern sich nun die Abstände zwischen den unterschiedlichen Bereichen, z. B. durch Druck, wird eine andere Wellenlänge reflektiert und am Ende der Faser erfasst.

"Die Entwicklung neuer effizienter Werkzeuge für eine schnelle Diagnostik sowie für bezahlbare Therapien stellen am IPHT einen entscheidenden Schwerpunkt dar, um die zukünftige Gesundheitsversorgung erheblich zu verbessern", betont Prof. Dr. Jürgen Popp, Wissenschaftlicher Direktor des Institutes.

Manuela Meuters | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipht-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Ein Knebel für die Anstandsdame führt zu Chaos in Krebszellen
22.03.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

nachricht Spezialisten-Zellen helfen Gedächtnis auf die Sprünge
17.03.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Im Focus: Physiker erzeugen gezielt Elektronenwirbel

Einem Team um den Oldenburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt ist es mithilfe ultrakurzer Laserpulse gelungen, gezielt Elektronenwirbel zu erzeugen und diese dreidimensional abzubilden. Damit haben sie einen komplexen physikalischen Vorgang steuern können: die sogenannte Photoionisation oder Ladungstrennung. Diese gilt als entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, beispielsweise in Solarzellen. Die Ergebnisse ihrer experimentellen Arbeit haben die Grundlagenforscher kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Das Umwandeln von Licht in elektrischen Strom ist ein ultraschneller Vorgang, dessen Details erstmals Albert Einstein in seinen Studien zum photoelektrischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit voller Kraft auf Erregerjagd

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie