Entwicklung applikationsspezifischer elektromagnetischer Sensorik für Anwendungen in der Bio- und Medizintechnik

Viac o knihe

Diese Arbeit behandelt messtechnische Herausforderungen in der Bio- und Medizintechnik. Es werden grundlegende Messkonzepte der Hochfrequenztechnik theoretisch untersucht und auf neue Anwendungen übertragen. Diese Konzepte werden anwendungsspezifisch modifiziert, experimentell getestet und zielgerichtet weiterentwickelt, wobei alle Messsysteme auf Permittivitätsmessungen basieren. Eines der neu entwickelten Systeme quantifiziert Ödeme im menschlichen Gewebe während einer gerichtmedizinischen Autopsie. Der Wassergehalt im Gewebe ist ein hervorragender Marker zur Unterscheidung bestimmter Todesursachen, da die Ödemausprägung eng mit der Agonie verknüpft ist. Zudem wird ein neuartiges Verfahren zur Prozessüberwachung in Einwegbioreaktoren vorgestellt, bei dem Sensoren nicht im Reaktor integriert sind, sondern das Zellwachstum nichtinvasiv durch die Reaktorwand messen. Abschließend wird ein Transduktor für eine neue Biosensor-Plattform auf Basis künstlicher Biorezeptoren realisiert. Hierbei kommt ein Split-Ring-Resonator zum Einsatz, der eine hochsensitive Detektion geringster Kapazitätsänderungen ermöglicht. Durch eine neue theoretische Herleitung des Zusammenhangs zwischen Kapazität und Resonanzfrequenz kann die Sensitivität durch Integration einer Interdigitalkapazität erheblich gesteigert werden. Eine Machbarkeitsstudie zur spezifischen Detektion von C-reaktivem Protein zeigt das große Potenzial dieses Messsystems auf.