Optische Sensorik

Die Laktatkonzentration im Blut wird gegenwärtig mit einer enzymatisch-amperometrischen Messmethode ermittelt. Dabei wird Laktat mit Hilfe von Laktatoxidase in Pyrovat und Wasserstoffperoxid aufgespalten. Wegen der Verwendung dieses Enzyms besteht der Nachteil der Messmethode in der begrenzten Langzeitstabilität. Laktatoxidase muss unter kontrollierten Bedingungen transportiert und gelagert werden, um fehlerfreie Messungen zu gewährleisten. Weiterhin handelt es sich um ein Verbrauchsmaterial, das nach einer bestimmten Anzahl von Messzyklen ausgetauscht werden muss. In Zusammenarbeit mit einem industriellen Partner soll eine optische und langzeitstabile Messmethode entwickelt werden, die ohne die Verwendung von Enzymen arbeitet.

Die Bestimmung der Laktatkonzentration gehört im klinischen Alltag zur Standarddiagnostik und hat in den letzten Jahren an ihrer Bedeutung zugenommen. Im Projekt opLaSens wird ein Messsystem entwickelt, mit dessen Hilfe es möglich sein soll, die physiologische Laktatkonzentration mit spektroskopischen Verfahren ohne die Verwendung von Verbrauchsmaterialien kontinuierlich und langzeitstabil in Vollblutproben zu bestimmen. Eine Problematik im Projekt sind die sehr geringe Absorption durch Laktat in physiologischen Konzentrationen sowie die Überlagerung der jeweiligen Absorptionsbanden durch andere Inhaltsstoffe. Für die Verbesserung der spektralen Analyse und die Verringerung von Störeinflüssen können unteranderem die Blutzellen vom optisch nicht streuenden Blutplasma getrennt, als auch die Laktatkonzentration durch physikalische Verfahren erhöht werden.

Die Blutgasanalyse ist ein bedeutender Teil klinischer Diagnostik. Insbesondere in der Notfallmedizin ist dabei auch eine Bestimmung der verschiedenen Hämoglobin-Derivate wichtig. Bei der optischen Konzentrationsbestimmung klinisch relevanter Hämoglobin-Derivate sind Streuprozesse an den Erythrozyten eine große messtechnische Einschränkung. Aus diesem Grund erfolgt die Messung bei auf dem Markt befindlichen Geräten bisher nur in hämolysiertem Blut. Das Hauptziel des Projektes ist es, erstmalig eine sichere optische Bestimmung der klinisch relevanten Hämoglobin-Derivate in Vollblut zu ermöglichen.

Die Kalibrierung optischer Sensoren zur Patientenüberwachung, insbesondere von Pulsoximetern, ist bis heute nur empirisch anhand aufwändiger Probandenstudien möglich. In Zusammenarbeit mit der Klinik für Anästhesiologie (Universitätsklinikum Schleswig-Holstein) befassen wir uns daher mit der Entwicklung eines technischen Systems, das die Anzahl der Probandenstudien erheblich reduzieren und eine reproduzierbare, standardisierte Überprüfung der Sensorgenauigkeiten im klinischen Alltag ermöglichen soll.