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BayWISS-Kolleg Health www.baywiss.de

Projekte im Verbundkolleg Gesundheit

© eliola, Pixabay

Entwicklung eines Sensorsystems zur Analyse von Atemgas mittels photoakustischer Spektroskopie

In meinem Promotionsvorhaben soll ein Sensorsystem, basierend auf dem Messprinzip der photoakustischen Spektroskopie (PAS), entwickeltwerden. Mit Hilfe des Messsystems sollen menschliche Ausatemproben untersucht und klinisch relevante Biomarker quantifiziert werden. Übergeordnetes Ziel dieser noch jungen und innovativen Technik ist es, ein Diagnosetool für Stoffwechselerkrankungen zu schaffen, welches bestimmte Analyte, sog. Biomarker, in der menschlichen Ausatemluft detektieren kann. Hierzu soll zunächst ein Messaufbau zur Aceton-Detektion bestehend aus UV-LED, photoakustischer Messzelle, akustischem Detektor sowie zugehöriger Elektronik wie Temperaturregelkreisund TpH-Sensorik (Temperatur, Druck, Feuchte) in einen ersten Demonstrator integriert werden. Weitere Schwerpunkte werden dabei die Realisierung der Konzepte zu Probenentnahme, Probenvorbereitung und Integration der Elektronik (Laserdiodentreiber, TEC-Treiber,Lock-In-Verstärker, Spannungsversorgung etc.) darstellen. Anschließend wird mit Interbandkaskaden-Lasern (ICL) und Quantenkaskaden-Lasern (QCL) die sog. Multigasanalyse, also die Detektion mehrerer Analyte, mittels Spektrenrekonstruktion angestrebt. Dabeidienen photoakustisch aufgenommene Einzel- bzw. Summenspektren neben bisherigen Erkenntnissen zu Umwelteinflüssen sowie Querempfindlichkeitsuntersuchungen mitunter als Datengrundlage für einen KI-Algorithmus, der das Spektrum unbekannter Atemgasmatrizen anhandnur weniger Messpunkte rekonstruieren und daraus eine Quantifizierung relevanter Biomarker vornehmen soll. Abschließend sollen beide Messsysteme kombiniert werden, um durch redundante Konzentrationsbestimmung von Aceton präzisere und gegenüber Querempfindlichkeitenresistentere Ergebnisse zu erzielen. Außerdem soll die Fusion beider Messsysteme zukünftig die Quantifizierung weiterer klinisch relevanter Biomarker ermöglichen.

MEMBER IN THE JOINT ACADEMIC PARTNERSHIP

since

Supervisor Universität Regensburg:

Prof. Dr. Frank-Michael Matysik

Forschungsschwerpunkte:

  • In strumentelle Analytische Chemie
  • Massenspektrometrie
  • Elektrochemie

Projects:

Jonas Pangerl

Jonas Pangerl

Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

Coordinator

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Dr. Sabine Fütterer-Akili

Dr. Sabine Fütterer-Akili

Koordinatorin BayWISS-Verbundkolleg Gesundheit und BayWISS-Verbundkolleg Ökonomie

Universität Regensburg
Zentrum zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses
Universitätsstraße 31
93053 Regensburg

Telephone: +49 941 9435548
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