Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehr Licht! – für die Medizin

26.03.2013
PET-Scan, CT und MRT sind in der Diagnostik fast schon Standard. Hochentwickelt und sehr aufwändig. Obwohl leistungsfähig und kostengünstig, sind laseroptische Diagnosemethoden bislang weit weniger verbreitet. Das will FAMOS ändern.

Es gibt Erkrankungen, wie etwa Krebs, zu deren präziser Diagnose und Therapiekontrolle aufwändige bildgebende Methoden und sogar Probenentnahmen notwendig sind. Geht es jedoch um die Untersuchungen von oberflächlichen Geweben, wie der Haut, der Netzhaut oder Darmgewebe, könnten optische Methoden künftig die gewünschte Klarheit bringen. Kostengünstiger, nicht invasiv, ohne ionisierende Strahlung, ohne Kontrastmittel – nur mit energiereichem Laserlicht.


FAMOS - Trapezlaser für die medizinische Diagnostik

Im Rippenwellenleiter (RW section) wird Strahlung hoher Qualität erzeugt, die im Trapezteil (TA section) verstärkt wird – der Trapezlaser vereint damit gute Strahlqualität mit höchster Leistung.
© FBH/D. Feise

Um das Functional Anatomical Molecular Optical Screening voranzubringen haben sich 17 Partner zum EU-Projekt FAMOS zusammengefunden. Darunter Hersteller von Lasern und Medizintechnik, Forscher der Universitäten Wien, St. Andrews (Schottland), des Londoner University Colleges, des Weizmann-Institutes (Israel), der TU Dänemark und des Ferdinand-Braun-Instituts, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin-Adlershof.

Eine Schlüsseltechnologie gibt es bereits: OCT, die Optische Kohärenztomographie. Damit lassen sich Strukturen, die einige Millimeter im Gewebe liegen, präzise abbilden. Das dafür verwendete weiße Laserlicht entsteht, wenn man eine spezielle Glasfaser mit einem Femtosekunden-Laser bestrahlt. Diese Laser erzeugen so viel Wärme, dass sie mit Wasser gekühlt werden müssen. Die Geräte sind deshalb nicht mobil, recht klobig und außerdem noch so kompliziert, dass nur ein Fachmann sie bedienen kann. Hier setzt das Projekt an, die Lichtquellen sollen kleiner und kompakter werden.

„Unsere Aufgabe am FBH ist es, einen Halbleiterlaser von sehr guter Strahlqualität zu entwickeln. Bei den Kollegen in Dänemark wird er dann frequenzverdoppelt – die Wellenlänge also halbiert“, skizziert Bernd Sumpf, FAMOS-Projektleiter am FBH, das Projekt. Und mit diesem Laser pumpt ein Industriepartner in Wien schließlich den Femtosekunden-Titan-Saphir-Laser, der dann die eigentliche OCT-Lichtquelle anregt. Wenn alles wie geplant funktioniert, wird Luft zum Kühlen ausreichen, ein kleiner Ventilator wie im Computer. Dadurch werden die Geräte auf ein Fünftel ihrer bisherigen Größe schrumpfen, entsprechend billiger und mobil einsetzbar.

Aber was heißt eigentlich „einen Laser pumpen“? Laser brauchen eine so genannte Besetzungsinversion: Damit sie einen Lichtstrahl gewünschter Wellenlänge emittieren, müssen auf dem höheren (angeregten) Energieniveau mehr Elektronen sein als auf dem unteren, auf das sie unter Emission von Photonen herabfallen. „Stimulierte Emission“ nannte Albert Einstein dies bereits 1917. „Und diesen Prozess, die Elektronen anzuregen, nennt man Pumpen“, erklärt Sumpf. Das geht elektrisch, über Gasentladung (wie in einer Leuchtstoffröhre) oder eben optisch. Sumpfs Team tüftelt für FAMOS an einem so genannten Trapezlaser. Durch einen raffinierten Trick vereint er exzellente Strahlleistung mit hochpräziser Fokussierbarkeit.

Ein Titan-Saphir-Laser kann im Spektralbereich zwischen 400 Nanometer (nm) und 550 nm angeregt werden. Bisher wurden dazu meist wassergekühlte Festkörperlaser bei einer Emissionswellenlänge von 532 nm genutzt. „Wir haben zur Anregung eine kürzere Wellenlänge von 515 nm gewählt“, erklärt Sumpf. Das Ziel: 10 Watt optische Leistung bei 1030 nm zu erzeugen. In einem speziellen Kristall wird die Wellenlänge auf 515 nm halbiert. Die gesamte Effizienz soll dabei so hoch sein, dass man mit einer Luftkühlung auskommt. Und das macht die „Pumpe“ – den winzigen FBH-Laser – zum Kernstück der neuen Technologie.

Petra Immerz
Communication & Public Relations Manager
Ferdinand-Braun-Institut
Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik
Gustav-Kirchhoff-Straße 4
12489 Berlin
Tel. +49.30.6392-2626
Fax +49.30.6392-2602
E-Mail petra.immerz@fbh-berlin.de
www.fbh-berlin.de
http://twitter.com/FBH_News
Hintergrundinformationen - das FBH
Das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) ist eines der weltweit führenden Institute für anwendungsorientierte und industrienahe Forschung in der Mikrowellentechnik und Optoelektronik. Es erforscht elektronische und optische Komponenten, Module und Systeme auf der Basis von Verbindungshalbleitern. Diese sind Schlüsselbausteine für Innovationen in den gesellschaftlichen Bedarfsfeldern Kommunikation, Energie, Gesundheit und Mobilität. Leistungsstarke und hochbrillante Diodenlaser, UV-Leuchtdioden und hybride Lasersysteme entwickelt das Institut vom sichtbaren bis zum ultravioletten Spektralbereich. Die Anwendungsfelder reichen von der Medizintechnik, Präzisionsmesstechnik und Sensorik bis hin zur optischen Satellitenkommunikation. In der Mikrowellentechnik realisiert das FBH hocheffiziente, multifunktionale Verstärker und Schaltungen, unter anderem für energieeffiziente Mobilfunksysteme und Komponenten zur Erhöhung der Kfz-Fahrsicherheit. Kompakte atmosphärische Mikrowellenplasmaquellen mit Niederspannungsversorgung entwickelt es für medizinische Anwendungen, etwa zur Behandlung von Hauterkrankungen. Die enge Zusammenarbeit des FBH mit Industriepartnern und Forschungseinrichtungen garantiert die schnelle Umsetzung der Ergebnisse in praktische Anwendungen. Das Institut beschäftigt 255 Mitarbeiter und hat einen Etat von 22 Millionen Euro. Es gehört zum Forschungsverbund Berlin e.V. und ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Petra Immerz | FBH Berlin
Weitere Informationen:
http://www.fbh-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Fraunhofer IGB wirkt bei Gestaltung des europäischen Fahrplans für Organ-on-a-Chip-Technologie mit
14.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

nachricht Entwicklung modernster Navigationssysteme für die Gefäßchirurgie
06.11.2017 | Universität zu Lübeck

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Gene für das Risiko von allergischen Erkrankungen entdeckt

21.11.2017 | Studien Analysen

Wafer zu Chip: Röntgenblick für weniger Ausschuss

21.11.2017 | Informationstechnologie

Nanopartikel helfen bei Malariadiagnose – neuer Schnelltest in der Entwicklung

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie