CSMIS

Chemical Sensor based on a Miniaturised Infrared Spectrophotometer

Verbesserung der Lebensqualität der Menschen durch bessere, schnelle oder präzisere Diagnosen

Dieses Projekt baut auf der Verwendung von Infrarot (IR)-Spektroskopie als ein leistungsfähiges Werkzeug zum Erfassen und Identifizieren von Chemikalien (fest, flüssig oder gasförmig) auf und ist eine Technik, die in vielen Anwendungen von der industriellen Sicherheit, Medizin bis zur Lebensmittelverarbeitung verwendet wird.

Gegenwärtige Systeme sind teuer (1.000 €), relativ groß und leistungshungrig, was die Akzeptanz in kommerziellen und Verbraucheranwendungen begrenzt.

In diesem Projekt werden neuartigen Festkörper-chemischen Sensoren entwickeln, die auf einem patentierten photonischen miniaturisierten Infrarotspektrophotometer basiert. Dies birgt das Potenzial, im Rahmen des globalen Chemikalien-Nachweises von 4,1 Milliarden Euro (Gas- und Flüssiganwendungen und Märkte, die in diesem Vorschlag berücksichtigt werden) einen erheblichen Anteil zu erobern.

Das Projekt hat das Potenzial, diese neuen Sensoren in die Märkte der kostengünstigen und hochvolumigen Gas- und Flüssigkeitsdetektion zu bringen.

Effizienzsteigerungen der Detektoren und Miniaturisierung der Komponenten

Die wissenschaftlichen Herausforderungen beziehen sich auf die Optimierung der Lichtquellen (MEMS-Heizplatte und photolumineszierende PbSe) und Detektor (Thermopile und PbSe)-Ansätze, um die Gerätewirkungsgrade zu maximieren.

Dies betrifft in erster Linie die physikalische Dampfabscheidung und Nachsensibilisierung des PbSe-Materials, vermindert durch Verwendung verschiedener Ansätze sowohl für die Abscheidung (herkömmliche thermische Verdampfung und gepulstes Gleichstrom-Sputtern) als auch für die nachträgliche Sensibilisierung (herkömmliche Methode mit erhöhter Temperatur bei Sauerstoff- und Raumtemperaturbehandlung) Verwendung von oxygeniertem Plasma).

Technische Herausforderungen beziehen sich auf die Integration der Lichtquelle / des Detektors / der Optik, um jede der Endbenutzeranwendungen zu erfüllen.

Dies wird durch zwei Lichtquellen- und Detektoroptionen für jede Konfiguration gemildert. MIS spritzgegossene Optiken sind konfigurierbar für jede der erforderlichen Endanwenderanwendungen in gasförmigen (Umweltüberwachung / Sicherheit / Medizin) und Fluidanwendungen (Herstellung / Produktion und Lebensmittelsicherheit).

Dies wird durch Modellierung der MIS-Bereitstellung für jede Endbenutzeranwendung mit zwei Lichtquellen- und Detektoroptionen gemildert.

Die Integration von Inovasens Gas selektierender Nanofibre Membrane Microcartridge (NMM), die sammelt, konzentriert die ausgeatmete Luft und verbessert die optische Analyse des Volantom-Raman-Signals und auch die Sensatronic Atemfluss-Messung.

Sowohl Inovasens als auch Sensatronics wurden separat validiert, wobei die Hauptaufgabe darin bestand, photonische MIS zu integrieren – eine erste Beurteilung der Größe zeigt, dass beide mit Sensatronic Durchflussröhre als Hauptleitung für Atemfluss und NMM für nachfolgende optische Raman-Signalanalyse in ppm-Detektionsniveaus ausgestattet werden können.

Kommerzielle Herausforderungen beziehen sich auf das Erzielen der vom Endnutzer definierten Spezifikationen zu marktkonformen Preisen und benötigten Produktionsvolumina, abgeleitet von den Anforderungen des Endverbrauchermarktes.

Ansprechpartner

Prof. Dr. med.Hans-Joachim Schwarzmaier
+49 211 6214-664

Projektdetails

Koordinator

Dipl.-Ing.Jens Schwarz
Sensatronic GmbH
Am Ring 9, 23970Wismar
+49 3841 2252-440

Projektvolumen

ca. 883.000 € (Förderquote 60%)

Projektdauer

01.04.2018 - 30.09.2020

Projektpartner

Sensatronic GmbHWismar
Spectrolytic GmbHWernberg-Köblitz