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Mikrotechnologie aus dem Forschungszentrum Karlsruhe Herzstück eines neuartigen Instruments zur Gelbsucht-Diagnose bei Neugeborenen
Statt Blutentnahme und anschließender Analyse im Labor reicht nun ein Lichtstrahl: Ein handliches Instrument, das an die Stirn des Neugeborenen gehalten wird, analysiert den Anteil von Bilirubin in der Haut. Bilirubin ist ein Farbstoff im Blut, der Gelbsucht anzeigt. Das neuartige Bilirubin-Meßgerät, von der Firma SpectRx in den USA für den internationalen Markt produziert, enthält als wesentlichen Baustein ein Mikrospektro-meter, das Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe entwickelt haben und das von der Dortmunder Firma microParts in Serie gefertigt wird.
Eine leichte Form von Neugeborenengelbsucht tritt in den ersten Lebenstagen bei 90 % der Säuglinge auf. Unmittelbar nach der Geburt werden rote Blutkörperchen, die wegen der jetzt besseren Sauerstoffversorgung nicht mehr benötigt werden, abgebaut. Die Abbauprodukte, unter anderem das gelbbraune Bilirubin, können in der Leber nicht vollständig entsorgt werden. In der Folge kommt es zu einem kurzzeitigen Anstieg des Bilirubin-Spiegels im Blut. Der Übertritt des Bilirubins in das Körpergewebe, beispielsweise in die Haut, führt zu einer gelbsuchttypischen Verfärbung. In einigen wenigen Fällen hat der Bilirubin-Anstieg andere Ursachen: Bei einer Blutgruppenunverträglichkeit von Mutter und Kind zerstören Antikörper aus dem Blut der Mutter die roten Blutkörperchen des Kindes. Dies kann zu schweren Schädigungen führen.
Deshalb wird bei Neugeborenen - insbesondere bei Anzeichen von Gelbsucht - der Bilirubin-Spiegel überwacht. Bisher mußte dem Säugling hierfür Blut entnommen und in einer Laborapparatur analysiert werden. Mit dem Bilirubin-Meßgerät, das von der Firma SpectRx auf Grundlage von Entwicklungen des Forschungszentrums Karlsruhe gebaut wurde, kann nun ohne Blutentnahme der Bilirubinwert sofort abgelesen werden.
Das zugrunde liegende Meßprinzip - Spektrometrie - wird in der Analyse von chemischen Verbindungen häufig angewandt. Wie Sonnenlicht in einem Regenbogen kann weißes Licht in seine Spektralfarben zerlegt werden. Verschiedene Stoffe absorbieren - entsprechend ihrer Farbe - verschiedene Anteile des weißen Lichts. Diese jeweils charakteristischen Farbverschiebungen können dann im Spektrum beobachtet werden. Bisher waren Spektrometer, mit denen man solche Analysen durchführen konnte, komplex, groß, teuer und empfindlich. Darüber hinaus erforderte die Bedienung hochqualifiziertes Personal. Mit den Mikrospektrometern ist es nun möglich geworden, Geräte zu entwickeln, die klein, preisgünstig und einfach zu bedienen sind.
Die Mikrospektrometer wurden mit dem im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten LIGA-Verfahren (LIGA = Lithographie, Galvanik und Abformung) hergestellt. Auch eine erste Kleinserie von Spektrometern wurde im Forschungszentrum gefertigt, um die Einführung in den Markt zu erleichtern. Inzwischen wurde das Verfahren von der Firma microParts in Dortmund übernommen und in die Serienfertigung überführt.
"Das Forschungszentrum Karlsruhe hat hier gute Arbeit geleistet", erklärte die Bundesministerin für Bildung und Forschung Edelgard Bulmahn anläßlich der Eröffnung des Kongresses 'Mikrosystemtechnik - Innovationen für das 21. Jahrhundert' am 28. Juni in Bonn. "Neben der systematischen Grundlagenforschung bietet es eine Infrastruktur, die der Industrie die Nutzung der Entwicklungsergebnisse ermöglicht. Das spektakulärste Beispiel dieser Arbeitsteilung ist das Mikrospektrometer. Der Fertigungsprozeß dieses Mikrospektrometers wurde im Forschungszentrum bis zur Serienreife entwickelt. Dann konnte es von der Firma microParts übernommen und vermarktet werden."
Der LIGA-Spektrometerbaustein wird nach einem speziellen Prägeverfahren aus Kunststoff hergestellt. Auf der Fläche einer Briefmarke enthält er alle optischen Komponenten, eine Justierung der einzelnen Elemente bei der Montage entfällt. Die dazu notwendige Präzision - Strukturdetails von weniger als einem tausendstel Millimeter müssen eingehalten werden - läßt sich nur mit Hilfe des LIGA-Verfahrens erreichen. Das gesamte Mikrospektrometersystem, also der optische Baustein und die Auswerteelektronik, hat etwa die Größe einer Getränkedose.
Joachim Hoffmann 16. Juli 1999
Rückfragen: Tel. 07247/822861
Die Farbfotos sind unter http://www.fzk.de/presse/99/PI19_99html erhältlich.
Criteria of this press release:
Mechanical engineering, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research results
German
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