Faserspitze in der Sonde

Venenerkrankungen sind hierzulande nahezu eine Volkskrankheit geworden: Jede fünfte Frau und jeder sechste Mann hat nach Angaben der Deutschen Venenliga Probleme mit Krampfadern, Thrombosen und anderen Venenbeschwerden. Eine Venenverödung kann Abhilfe schaffen: Dazu wird eine Glasfaser mit etwa 0,5 mm Durchmesser in die betroffene Ader eingeschoben. Die Faser ist mit Kunststoff ummantelt und führt in ihrem Innern Laserlicht. Dieses ist in der Lage, das Gewebe zu veröden: Das Licht tritt aus der Faserspitze aus, es entsteht eine Temperatur von mehreren hundert Grad – die Vene verschließt sich. Damit das Licht nicht frontal, sondern seitlich direkt auf die Venenwand auftreffen kann, läuft die Faser an ihrem Ende spitz zu. So bilden die Kegelwände Reflexionsflächen. Eine Schutzkappe aus Glas sorgt dafür, dass sich direkt auf der Spitze kein Blut ablagert. Das könnte die optischen Eigenschaften des Laserlichts verändern. Zudem beugt die Kappe Verletzungen des Patienten durch die Faserspitze vor.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM entwickelten im Projekt „Laserdelight“ ein neuartiges, laserbasiertes Verfahren, um solche Glasfasern exakt zu modellieren. Hierzu nutzen sie den Fiber Turning Laser, einen Laser zur Glasbearbeitung. Durch einen Laserstrahl bringen die Forscher das Glasfaserende in Form. In einem weiteren Produktionsschritt wird die Schutzkappe aufgesetzt und mit der Faser verschmolzen, ohne dass weitere Ausstattung erforderlich ist. „Bei dem neuen Verfahren erwies es sich als praktikabler, die Faserspitze nicht mehr wie bei einem Bleistift spitz nach außen zulaufend, sondern als kegelförmige Einbuchtung in die Faser hinein zu modellieren“, so Schröder. Dies bietet einen weiteren Vorteil: Die Kappe am Ende der Faser wird kleiner, da der spitze Kegel wegfällt. Damit wird der Fasersondenkopf insgesamt kompakter und beweglicher. Er kann in noch winzigere Venenverästelungen vordringen.

„Die Methode erlaubt erstmals eine automatisierte Herstellung im Serienmaßstab“, erklärt Dr. Henning Schröder vom IZM. Bislang werden die Fasern aufwendig mechanisch und manuell gefertigt. Das dauert nicht nur länger, sondern ist auch kostenintensiver. „Darüber hinaus erreicht man so nur schwer eine produkttaugliche Reproduzierbarkeit“, so Schröder. Die Automatisierung stelle dagegen gleichbleibende Qualität sicher. Das Projekt wird vom Bundesforschungsministerium gefördert.

Mit Hilfe der Lasertechnologie wollen die Wissenschaftler zudem noch feinere Dimensionen erreichen, die sich per Hand nicht mehr bearbeiten lassen: Das Ziel sind Glasfasern mit einem Durchmesser von nur noch 100 bis 200 nm. Diese könnten auch im Bereich der optischen Sensorik neue Anwendungen eröffnen, etwa als Kleinstoptik für die „Visible Light Communication“ – eine Technologie zur optischen Datenübertragung. In diesem Fall würde der Prozess, vereinfacht gesagt, umgekehrt laufen: „Die Faserspitze nimmt dann Dateninformationen aus der Umgebung auf und schickt sie durch die Faser an einen Detektor“, erläutert Schröder. Dieser Detektor – etwa eine Fotodiode oder ein CMOS-Chip – wandelt die optischen in auswertbare elektrische Signale um. su

Anwendungen der Glasfasern auch in der optischen Sensorik möglich