Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Langzeitbeobachtung der wichtigsten K\u00f6rperfunktionen ist eine notwendige Aufgabe der k\u00fcnftigen medizinischen Vorsorge. Ein Teilgebiet der Erfassung medizinischer Daten ist die Kontrolle der Atemfunktion sowie die Analyse der ausgeatmeten Luft. Der Gehalt von Sauerstoff, Kohlendioxid und Aceton beim Ausatmen sind Parameter, die vielf\u00e4ltige Hinweise auf den Gesundheitszustand eines Menschen geben.
\nDie bisherigen M\u00f6glichkeiten, die Atemluft zu analysieren, beschr\u00e4nken sich auf station\u00e4re Ger\u00e4te. Andere Messungen, wie z. B. der Puls, Blutdruck und EKG, k\u00f6nnen mit mobilen Ger\u00e4ten erfasst werden.
\nDaraus ergibt sich die Notwendigkeit, kleine, mobile und vielseitige Datenerfassungsger\u00e4te f\u00fcr die Atem-luftanalyse und Erfassung medizinischer Daten auf dem Markt anzubieten.
\nDie Aufgabe des Projektes soll es daher sein, ein solches Datenerfassungsger\u00e4t zu entwickeln. Es soll flexibel einsetzbar sein und die M\u00f6glichkeit bieten, zus\u00e4tzlich zur Analyse der Atemluft auch andere Parameter erfassen zu k\u00f6nnen. Dieses Ger\u00e4t soll an der Kleidung oder direkt am K\u00f6rper des Patienten an-gebracht werden, ohne den Patienten jedoch in seinem Bewegungsablauf zu behindern.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenGrunds\u00e4tzlich ist zu ber\u00fccksichtigen, dass ein tragbares Ger\u00e4t zu entwickeln ist, das den Benutzer m\u00f6glichst wenig beeintr\u00e4chtigen soll. Das Projekt kann in Aufgabenbereiche eingeteilt werden, bei denen jeweils bestimmte Schwerpunkte besonders ber\u00fccksichtigt werden m\u00fcssen.
\n–\tBei der Weiterentwicklung der Messdatenerfassung und der IR-Gasanalyse liegt der Schwerpunkt auf der Miniaturisierung und auf Energieeinsparungsma\u00dfnahmen. Der Aufbau und Einsatz einer Mul-tireflexionsk\u00fcvette ist f\u00fcr die Miniaturisierung zwingend erforderlich.
\n–\tDie Realisierung der mechanischen Konstruktion erfordert die Anpassung an ergonomische Bed\u00fcrfnisse. Besonders schwierig ist der Aufbau einer geeigneten Gasaufbereitung in Miniaturbauweise.
\n–\tDie Realisierung eines Gasanalysators ohne K\u00fcvettenrohr erfordert die Weiterentwicklung von fl\u00fcssigkeitsgef\u00fcllten Lichtwellenleitern. Diesen Projektabschnitt \u00fcbernimmt der Kooperationspartner.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes wurde eine anspruchsvolle aber auch kosteng\u00fcnstige Analyseeinheit erarbeitet und entwickelt, die es erm\u00f6glicht, Aceton in Konzentrationen von 8 ppm nachzuweisen. Von Seiten des Institutes f\u00fcr Lasermedizin war dies durch die Neugestaltung des Designs der optischen Bauelemente m\u00f6glich. Dazu z\u00e4hlen Auswahl, Untersuchung und die Entwicklung neuer Licht\u00fcbertragungssysteme, die Berechnung und Gestaltung parabolischer Reflektoren zur optimalen Lichteinkopplung. Bei der WWU GmbH wurde die Steuer- und Auswerteelektronik neu entwickelt. Durch ein neues Platinenlayout konnte die Signalqualit\u00e4t verbessert werden. Im Bereich der Auswertesoftware konnte durch ein neues Korrekturverfahren die Qualit\u00e4t der Messergebnisse erheblich gesteigert werden.
\nDie Miniaturisierung konnte nicht im gew\u00fcnschten Ma\u00dfe durchgef\u00fchrt werden, da es nicht gelang, eine funktionsf\u00e4hige Multireflexionsk\u00fcvette zu bauen. Aus diesem Grund konnte kein tragbares Ger\u00e4t entwickelt werden, das die Analyse der Atemluft ohne gr\u00f6\u00dfere Beeintr\u00e4chtigungen f\u00fcr den Patienten erm\u00f6glicht.
\nDie Neugestaltung der Analyseeinheit f\u00fchrte allerdings zu einer station\u00e4ren L\u00f6sung. Die K\u00fcvette ist in Modulbauweise ausgelegt, so dass sich die Absorptionsstrecke beliebig variieren l\u00e4sst. Strahlquelle und Detektor sind direkt an der K\u00fcvette befestigt. Mit diesem Aufbau und dem Einsatz des speziellen Korrekturverfahrens wurde der Nachweis von Aceton in Konzentrationen von 8 ppm m\u00f6glich. Durch weitere Verbesserungen (h\u00f6here Strahlerleistung, l\u00e4ngere K\u00fcvette) sollten auch Konzentrationen von 4 ppm, eventuell noch geringer, detektierbar sein.
\nMit dem station\u00e4ren Mess-System k\u00f6nnten z. B. Patienten auf einer Intensivstation permanent \u00fcberwacht werden.
\nVerschiedene Schwierigkeiten bei der Entwicklung der Licht\u00fcbertragungssysteme und die zus\u00e4tzliche Neugestaltung der K\u00fcvette als Modulsystem haben dazu gef\u00fchrt, dass der Zeitplan des Projektes um et-wa 6 Monate \u00fcberschritten wurde. Dabei konnte jedoch die urspr\u00fcngliche Kostenkalkulation eingehalten werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die w\u00e4hrend des Projektes erzielten Ergebnisse, insbesondere im Bereich der Licht\u00fcbertragungssysteme, wurden zum Teil in zwei Diplomarbeiten und einem Praktikumbericht ver\u00f6ffentlicht.
\nDar\u00fcber hinaus ist geplant, die gesamten Projektergebnisse auf Messen und sonstigen Ausstellungen zu pr\u00e4sentieren und als Kurzbrosch\u00fcre zu ver\u00f6ffentlichen. Auch im Internet soll die M\u00f6glichkeit geschaffen werden, die Ergebnisse einzusehen und weitere Informationen anzufordern.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der neuen Analyseeinheit steht eine nicht zu teure, aber mit hochwertigen optischen Komponenten ausgestattete Messapparatur f\u00fcr medizinische und umwelttechnische Anwendungen zur Verf\u00fcgung.
\nEs hat sich gezeigt, dass die Entwicklung einer Multireflexionsk\u00fcvette erheblichen Aufwand notwendig macht, wenn eine hohe Qualit\u00e4t der Messsignale erreicht werden soll. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieses Projektes lediglich ein hochwertiges optisches System in konventioneller Bauweise eingesetzt. F\u00fcr die Zukunft ist die Miniaturisierung des Messger\u00e4tes in einem Verbundprojekt zur Mikrosystemtechnik geplant.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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