Nichtinvasive Glukosemessung

Auf einem kontaktlinsenähnlichen Material lassen sich Prägungen von Metamaterialien (Gold Nanostrukturen, die eine Einzelresonanz im Nahinfrarotbereich aufweisen) aufbringen, so dass die entstehende Kontaktlinse direkt bei den Patienten im Auge eingesetzt werden kann. Ein infraroter Laserstrahl wird von dem Metamaterial auf der Kontaktlinse reflektiert und von einer Photodiode detektiert. Im Versuchsaufbau werden sowohl die Transmissions- und Reflexionsspektren gemessen, welche charakteristische Maxima und Minima aufweisen. Diese reagieren durch die Eigenschaften des Metamaterials stark sensitiv auf Änderungen (beispielsweise des Brechungsindex der Materialprobe) und ihre Resonanzen verändern sich. Um diese Sensitivität jedoch gezielt auf eine gewisse Substanz, in diesem Fall Glukose, zu beschränken wird ein Glukose-sensitives Hydrogel auf die Metamaterialien aufgetragen (s. Abbildung 1). Die in das Hydrogel eindiffundierende Glukose führt dazu, dass Wasser in das Hydrogel eindringt und dieses zum Anschwellen bringt. Die Schwellung des Hydrogels hängt dabei von der Glukosekonzentration der umgebenden Flüssigkeit ab, wodurch der Brechungsindex der Materialprobe verändert wird. Diese Änderung kann in den spektralen Messdaten beobachtet werden.

Durch den Einsatz eines integrierten Datenverarbeitungsansatzes kann der Glukosegehalt der Tränenflüssigkeit bestimmt werden (s. Abbildung 2). Die Messdaten sollen zunächst ausgewertet und konditioniert werden, um anschließend mittels eines inversen Modells die Glukosekonzentration der Tränenflüssigkeit bestimmen zu können.