D3.1 - Sensor zur Echtzeitüberwachung des Sauerstoffgehalts der Atemluft mittels Fluoreszenzlöschung
- Event
- 22. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2024
2024-06-11 - 2024-06-12
Nürnberg - Band
- Vorträge
- Chapter
- D3 - Medizintechnik
- Author(s)
- M. El-Safoury, M. Dold, H. Bremer, C. Weber, N. Layer, J. Wöllenstein - Fraunhofer IPM,Freiburg
- Pages
- 329 - 334
- DOI
- 10.5162/sensoren2024/D3.1
- ISBN
- 978-3-910600-01-0
- Price
- free
Abstract
Die Atemgasanalyse hat zum Ziel über die Messung von Marker-Substanzen Rückschlüsse auf den klinischen Zustand eines Patienten zu ziehen. In diesem Artikel wird ein Sauerstoff-Sensor präsentiert, der mittels Fluoreszenzlöschung den Sauerstoffgehalt atemzugsaufgelöst in der ausgeatmeten Luft zuverlässig überwachen kann. Dafür wurden in einem ersten Schritt verschiedene Fluorophor- Varianten und -Komplexe mit einem Spektrofluorometer untersucht und anschließend mit einem Laboraufbau evaluiert. Dazu gehörten eine Pyren-Variante und ein Ruthenium(II)-Komplex. Als aussichtsreichster Kandidat erwies sich bei den Messungen das Fluorophor Pyren. Deshalb wurde Pyren in eine Ethylcellulose-Matrix eingebettet und die Änderung des Fluoreszenz-Signals bei variierenden Sauerstoff-Konzentrationen gemessen. Weiterhin wurden die Pyren-Varianten DPB (1- decyl-4-(1-pyrenyl)butanoat) und PBA (1-Pyrenbuttersäure) untersucht. Pyren, eingebettet in eine Ethylcellulose-Matrix, zeigte die höchste Signaländerung bei Sauerstoffbeaufschlagung. Die Messungen zeigten außerdem, dass sich die Signaldrift durch abnehmende Pyren-Konzentrationen und niedrigen Ethylcellulose-Anteile deutlich reduziert. Gasmessungen im Labor über fünf Stunden mit dem entwickelten optischen Laboraufbau und verschiedenen Sauerstoff-Konzentrationsstufen ergaben, dass 0,5 vol.-% Sauerstoff zuverlässig aufgelöst werden können.