Schematisches Funktionsprinzip des MiLD Sensors
MiLD-Sensor
Der Mikro-Laser-Doppler Sensor (MiLD) zielt auf die Geschwindigkeitsmessung von lichtstreuenden Objekten und kann für die in-vivo-Bewertung der Strömungsgeschwindigkeit von Blut in der Haut genutzt werden. Zahlreiche Krankheitssymptome und Heilungsprozesse können überwacht werden. Derzeitig verfügbare Systeme verwenden optische Fasern, die aber bewegungsempfindlich sind und damit kaum für mobile Anwendungen genutzt werden können. Zudem ist die Aussagekraft bei der Verwendung von nur einer Lichtwellenlänge auf relative und probandenspezifische Analyseergebnisse beschränkt.
Um Abhilfe zu schaffen, verfügt der MiLD-Sensor über mehrere, direkt integrierte Laserquellen (VCSEL). Das Sensorprinzip basiert auf dem Doppler-Effekt, durch den eine Frequenzverschiebung des eingestrahlten Laserlichts an den beweglichen Streuzentren erfolgt, wodurch das rückgestreute Licht effektiv eine Frequenzverbreiterung erfährt. Diese Verbreiterung im Frequenzspektrum einiger 10 kHz kann sehr gut mit einem exponentiellen Abklingen beschrieben werden. Dabei zeigt der Exponent einen linearen Zusammenhang mit der Strömungsgeschwindigkeit.
Anwendungsgebiete und Innovationen
- Berührungslose Geschwindigkeitsmessung von Feststoffen und Flüssigkeiten
- Medizinische Anwendung zur Bewertung der Durchblutungssituation
- Erhöhter Informationsgehalt durch Verwendung mehrerer Wellenlängen (3 Lichtquellen je Sensor)
- Mobile Anwendungen und Monitoring durch:
- Kompakte Bauform
- Auf die Anwendung angepasste Lichtquellen (LEDs, VCSEL, Laser)
- Vermeidung von optischen Fasern
→ reduzierte Bewegungsartefakte
Technische Parameter Chip:
- Sensorgröße: 3,5 x 5,5 x 0,8 mm³
- Abgestrahlte Laser-Leistung: < 5 mW
- Verfügbare Wellenlängen: 670, 780, 850 und 980 nm, andere auf Anfrage
- Leistungsaufnahme: < 10 mW
- Ausgangssignale: µA bis mA
Gesamtsystem:
Eine im Haus entwickelte Ansteuerung und analoge, zweistufige Vorverstärkung (rauscharm, 100 Hz bis 50 kHz Bandbreite) kann genutzt werden. Für die Datenerfassung wird ein 24 bit, 102,4 kHz A/D-Wandler oder besser empfohlen. Auswertung der Daten erfolgt am Rechner, Evaluierungssoftware auf Anfrage.
Teile der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (FKZ: VF140011).
