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BayWISS-Kolleg Ressourceneffizienz und Werkstoffe www.baywiss.de

für Forscher*innen aus ganz Bayern Plattform und Netzwerk

© Ryan Quintal / unsplash.com

Development of a sensor system for analysis of human breath exhale

Atemgasanalyse ist ein junges und vielversprechendes Feld im Bereich der diagnostischen Medizin. Der Ansatz verspricht einfach zugängliche und leicht wiederholbare Probennahme die zum einen non-invasiv ist und zugleich Rückschlüsse auf Vorgänge im menschlichen Körper und bspw. dessen Gesundheitszustand zulässt. Seit Ende des 20. Jahrhunderts gibt es Massenspektrometer die es ermöglicht haben mehrere Tausend verschiedene Stoffe in der Ausatemluft nachzuweisen. Diese Technologien verbessern sich stetig und ermöglichen es die Vorgänge und Zusammenhänge zwischen Zusammensetzung der Ausatemluft und systemischen Prozessen besser zu verstehen. Die bei Studien mit Massenspektrometern ermittelten Biomarker, deren qualitative und quantitative Detektion Gesundheitsdiagnosen ermöglichen, haben aber noch nicht den Weg in den klinischen Alltag gefunden. Das Problem sind meistens die hohen Anschaffungskosten, komplizierte Datenauswertung und zumeist geringe Verfügbarkeit und Immobilität dieser Messgeräte. Die photoakustische Spektroskopie ist eine selektive und hochsensitive Messmethode, die es ermöglichen soll den Biomarker „Aceton“, der grundsätzlich die Metabolisierung von Fetten widerspiegelt, schnell und reproduzierbar quantitativ zu detektieren. Dabei müssen Hindernisse wie Querempfindlichkeiten, ausgelöst durch die komplexe Zusammensetzung der Messmatrix Atemgas, bei gleichzeitig kleine Aceton Konzentrationen (200-800 parts-per-billion) überwunden werden. Verschiedene Wellenlängenbereiche mit unterschiedlichen Lichtquellen, akustisch resonante sowie innovative Messzellendesigns und anspruchsvolle Datenauswertung mittels komplexer Algorithmik sind nötig um das Ziel, die Entwicklung eines kompakten, günstigen und zuverlässigen Acetonsensors, zu erreichen.

MITGLIED IM KOLLEG

von bis

Betreuer Universität Regensburg:

Prof. Dr. Frank-Michael Matysik

Forschungsschwerpunkte:

  • In strumentelle Analytische Chemie
  • Massenspektrometrie
  • Elektrochemie

Betreute Projekte:

Publikationen

Weigl S., Wittmann E., Rück Tt., Bierl R., Matysik, F.-M. (2021):
Effects of ambient parameters and cross-sensitivities from O2, CO2 and H2O on the photoacoustic detection of acetone in the UV region. In: Sensors and Actuators B: Chemical, 328:129001.

Weigl S., Feldmeier F., Bierl R. und F.-M. Matysik (2020):
Photoacoustic detection of ace-tone in N2 and synthetic air using a high power UV LED. In: Sensors Actuators B Chemical, 316, S. 128109.

Stipendium

Promotionsstipendiat der Hanns-Seidel-Stiftung

Koordination

Treten Sie mit uns in Kontakt. Wir freuen uns auf Ihre Fragen und Anregungen.

Christian Gadelmeier

Christian Gadelmeier

Koordinator BayWISS-Verbundkolleg Ressourceneffizienz und Werkstoffe

Universität Bayreuth
Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

Prof.-Rüdiger-Bormann-Str. 1

95447 Bayreuth

Telefon: +49 92155 6612
ressourceneffizienz-werkstoffe.vk@baywiss.de