Höchstempfindliche Laseranalytik von Spurengasen im menschlichen Atem und in atmosphärischer Luft

• Applicant: Professor Dr. Manfred Mürtz
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2002 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5391222

In den letzten fünf bis zehn Jahren hat die Analyse von Spurenbestandteilen des menschlichen Atems zunehmend an Bedeutung gewonnen, um nicht-invasiv zusätzliche Informationen über physiologische und pathophysiologische Prozesse im Organismus zu erlangen. Klassische Methoden zur Spurengasanalyse sind für solche Atemtests nur unzureichend geeignet, da sie oftmals nicht ausreichend empfindlich oder spezifisch sind. Die in dieser Arbeit dargestellten Untersuchungen und Ergebnisse haben zu einem neuen lasergestützten Analyseverfahren ("Cavity-Leak-Out-Spektroskopie", CALOS) geführt, das aufgrund seiner extremen Empfindlichkeit und Spezifität den zuverlässigen Nachweis von Spurengasen im Atem und in anderen Luftproben ohne vorherige Probenaufbereitung ermöglicht. Die erfolgreiche Realisierung des CALOS-Verfahrens beruht hauptsächlich auf der Entwicklung von geeigneten wellenlängenabstimmbaren Infrarot-Lasern mit hoher Frequenzstabilität. Damit können jetzt die Konzentrationen vieler relevanter Spurengase, die im ppb-Bereich liegen, in Sekundenschnelle quantitativ bestimmt werden. Zum Beispiel ist es uns erstmals gelungen, den Ethangehalt des menschlichen Atems in Echtzeit zu analysieren. Damit steht nun eine effiziente nicht-invasive Methode zur Verfügung, um diesen wichtigen Biomarker zuverlässig zu erfassen.

• DFG Programme: Publication Grants