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On-Chip Absorptionsspektrometer – Spektroskopie mit durchstimmbarer Wellenlänge auf kleinstem Bauraum


Kurzfassung

Dieses optofluidische On-Chip-Array mit organischen Lasern eignet sich ideal zur schnellen vor-Ort-Untersuchung von beliebigen Analyten, die selbst oder deren Produkte einer spezifischen Nachweisreaktion im Bereich des sichtbaren Spektrums (und nahen IR) absorbieren.
In Kombination mit einem bereits zuvor entwickelten Laminations- bzw. Abformungsverfahren (siehe 17/052TLB) entsteht hier die Möglichkeit, eine überaus kompakte vor-Ort-Analytik einfach und kostengünstig sowie auf einer sehr robusten Basis anzubieten. Neben der Medizin können auch Anwendungsbereiche wie Lebensmittel- oder Umweltanalytik profitieren.


Hintergrund

Bei der Verwendung von Spektrometern ist es für die exakte Bestimmung des absorbierten Lichtes essentiell, die Lichtintensität vor und hinter der zu untersuchenden Substanz zu kennen. Dafür werden im Allgemeinen Strahlteiler eingesetzt, die einen Teil des Lichtstrahles für eine Referenzmessung abzweigen.


Bilder & Videos


Problemstellung

Durch die Verwendung von Filtern und Strahlteilern sind herkömmliche Spektrometer vergleichsweise groß und von komplexem Aufbau.


Lösung

Die hier vorgestellte Erfindung verwendet organische Laser in Verbindung mit mikrofluidischen Kanälen direkt on-Chip, um eine elegante Lösung für ein Spektrometer ohne Strahlteiler und Strahlführung zu realisieren. Durch die damit erreichte Reduzierung der verwendeten Bauteile wird das Spektrometer außerdem störungsunempfindlicher und deutlich handlicher. Die Abbildung zeigt ein Array mit neun organischen Lasern (DFB-Laser), die jeweils in einem spezifischen Wellenlängenbereich Licht emittieren. Eine Flüssigkeit, die durch die darunter liegenden Mikrokanäle fließt, kann dementsprechend auf ihr Absorptionsverhalten bezüglich jeder der verwendeten Wellenlängen hin untersucht werden. Als Referenzsignal dient die zweite Abstrahlrichtung der Laser. Das Analysesystem kann günstig für jede beliebige Wellenlänge des sichtbaren Lichts sowie im nahen Infrarot (NIR) realisiert werden, und dies bei einer spektralen Breite von nur 1 nm. Die Materialen, aus denen organische DFB-Laser und sonstige Strukturen bestehen, sind zudem ungiftig und können daher ohne Beschränkungen entsorgt werden.


Vorteile

    • Universelles und robustes Basisgerät
    • Wegwerfpatronen für spezifische Analyten
    • Beliebige Wellenlängen im sichtbaren und NIR-Bereich (400 bis 800 nm)
    • Mehrere Wellenlängen pro Kanal und Analyt
    • Durchstimmung der Wellenlängen im Betrieb möglich
    • Einfache und kostengünstige Herstellung
    • Keine Filter und Strahlteiler notwendig (platzsparendes Design)

      Anwendungsbereiche

      Die optofluidische On-Chip Absorptionsspektroskopie besitzt vielfältigste Anwendungsgebiete, wie z. B. Produktüberwachung in der chemischen Industrie, Schadstoffdetektion in der Umweltanalytik oder medizinische Anwendungen. Auch die schnelle Lebensmittelkontrolle vor Ort, bzw. eine Überwachung wichtiger Parameter während der Herstellung wird so einfach realisierbar.Auch in der Medizin bieten solche Systeme ideale Voraussetzungen für die Point-of-Care-Diagnostik, wie bspw. direkt mit dem Labor vergleichbare Blutanalysen ohne Wartezeiten.


      Service

      Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwer­tung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.


      Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

      Anne Böse, M.Sc.
      + 49 721 790 040
      boese@tlb.de
      www.tlb.de
      Adresse
      Ettlinger Straße 25
      76137 Karlsruhe



      Entwicklungsstand

      Funktionsnachweis


      Patentsituation

      • DE Gebrauchsmuster (DE 202019003812) anhängig
      • US anhängig

      Stichworte

      Absorptionsspektroskopie, optofluidisch, on-chip, Point-of-care, POC, Spektrometer, Lichtintensität, Blutanalyse, Analyte, Diagnostik, organische Laser, DFB-Laser, vor-Ort-Analytik

      Angebot Anbieter-Website


      Kontakt | Geschäftsstelle

      TransferAllianz e. V.
      Christiane Bach-Kaienburg
      (Geschäftsführerin)

      c/o TransMIT GmbH
      Kerkrader Straße 3
      D-35394 Gießen