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Multimodale Instrumentierung

Die Arbeitsgruppe ‘Multimodale Instrumentierung’ beschäftigt sich mit der anwendungsorientierten Entwicklung neuer optischer Geräte und faseroptischer Sonden sowohl für die Grundlagenforschung, die medizinische ex-vivo und in-vivo Diagnostik, als auch für die industrielle Prozessanalytik. Dabei kommen spektroskopische, fluoreszenz-basierte und interferometrische Methoden zum Einsatz.

Mit Hilfe optischer Methoden lässt sich eine große Anzahl von Eigenschaften einer Probe untersuchen. Zum Beispiel, kann aus optischen Messungen die Morphologie und die qualitative und quantitative chemische Zusammensetzung einer Probe bestimmt werden. Da optische Verfahren, wie die Raman-Spektroskopie oder die optische Kohärenztomographie (OCT) zerstörungsfrei sind, sind sie von großem Interesse für die medizinische Diagnostik und die Unterscheidung von gesundem und krankem Gewebe. Von großem Vorteil sind sie aber auch für Anwendungen in der industriellen Analytik in der Pharmazie und der Lebensmittelüberwachung. Mit den verschiedenen optischen Methoden werden unterschiedliche, meist komplementäre Messgrößen erfasst. Anwendungsbedingt ist es daher häufig notwendig mehrere optische Messmethoden zu kombinieren, um ein vollständigeres Bild über die Probe zu erhalten. Mit Hilfe von Raman- oder fluoreszenzbasierten Methoden erhält man Informationen zur  chemischen Zusammensetzung einer Probe, während OCT rein  morphologische Daten liefert. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal der Methoden ist die Messgeschwindigkeit.
Diese sehr unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich Informationsgehalt, Geschwindigkeit und Messvolumen haben in den letzten Jahren zu einem Anstieg von „multimodalen Messtechniken“ geführt, für medizinische ex-vivo als auch für in-vivo Anwendungen. Jede mögliche Kombination erfordert sorgfältige gerätetechnische Anpassung, um z. B. die räumliche und zeitliche Zuordnung der verschiedenen Modalitäten zu gewährleisten.
Die Arbeitsgruppe ‚Multimodale Instrumentierung’ hat das Ziel verschiedene anwendungsgesteuerte Kombinationen von optischen Verfahren in Geräten und Sonden zu integrieren und diese in enger Zusammenarbeit mit den Anwendern zu optimieren. Momentan werden Geräte und faseroptische Sonden für den klinischen Einsatz, speziell für die Diagnose und Therapieüberwachung von Krebs und Atherosklerose, entwickelt.

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ‚Multimodale Instrumentierung’ ist die Entwicklung und Optimierung von Raman-Geräte die speziell für die Zell- und Gewebeanalyse genutzt werden. Das beinhaltet unter anderem Verbesserungen in der Messgeschwindigkeit, um damit den erreichbaren Probendurchsatz zu erhöhen oder zeitabhängige Prozesse zu überwachen. Es werden Geräte entwickelt, die speziell auf Anwendungen zugeschnitten sind, um so den maximalen Informationsgehalt aus den Raman-Messungen zu erreichen und die Raman-Spektroskopie optimieren.

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