Im Rahmen von terahertz.NRW werden THz-basierte Konzepte für das interdisziplinäre Querschnittsthema der Medizintechnik erschlossen und in gemeinsamen visionären Anwendungsszenarien (Use Cases) demonstriert. Hierfür werden verschiedene neue Akteur:innen der Medizin und Medizintechnik mit den THz-Expert:innen im Rahmen des Netzwerkes zusammengebracht.

Die THz-gestützte Medizintechnik stellt eine Erweiterung der laufenden Verbundforschung z.B. aus SFB/TRR 196 MARIE und BMBF 6GEM dar. Sie ist insgesamt ein hochrelevantes Forschungsprogramm für terahertz.NRW hinsichtlich der Entwicklung innovativer Geräte für die Theranostik, Point-of-Care-Medizin bis hin zu neuartigen Systemen der THz-gestützten Krankenhaustechnik. Durch die medizinischen Schwerpunkte der beteiligten klinischen Partner bzw. Universitätskliniken liegt der Fokus v. a. auf Anwendungsgebiete der Neurorehabilitation, Gewebediagnostik und Dermatologie. Die Möglichkeit der THz-Technologie, Abstände mit sehr hoher Auflösung im Fernfeld auch durch Kleidung zu ermitteln, bietet die Möglichkeit der berührungslosen Vitaldiagnostik. Eine weitere visionäre Anwendung der THz-Technik in der Medizin ist die mobile Histopathologie auf der Grundlage einer hochauflösenden THz-Bildgebung zur Diagnose von Tumorgewebe und Neoplasmen hinsichtlich einer schnellen intraoperativen Vermessung von Tumorrändern. Moderne funktionelle THz-Ansätze versuchen derzeit über die dominante Korrelation der Gewebecharakteristika zum Wassergehalt hinauszugehen, um auch morphologische und physikalische Eigenschaften erfassen zu können. Ein reflektometrisch und/oder spektroskopisch arbeitendes “THz-Endoskop” stellt derzeit noch eine große technische Herausforderung dar. Durch die Kombination von THz-Sensorik mit mikrosystemtechnischen Herstellungsverfahren können Ansätze wie die Erkennung von Krankheitserregern, die Früherkennung von Alzheimer-Erkrankungen sowie die Detektion von Neurotransmittern evaluiert werden.

Wie die geplanten THz-Anwendungen in der Medizintechnik bildet auch das THz-basierte Umweltmonitoring in terahertz.NRW eine wesentliche, interdisziplinäre Erweiterung der laufenden Verbundforschung, z.B. aus SFB/TRR 196 MARIE und BMBF 6GEM. Im Bereich des Recyclings (z. B. für das Aussortieren von Kunststoffen) stehen durch das Fraunhofer FHR bereits ausgereifte Systemkonzepte [NUE/2017], [NUE/2020] zur THz-Radarbildgebung bei 80 GHz und 240 GHz zur Verfügung, die auch für die berührungslose Qualitätsprüfung von Lebensmitteln [BEC/2020] eingesetzt werden. Das berührungslose THz-Pflanzenmonitoring konzentriert sich derzeit vorwiegend auf die Inspektion verschiedener Nutzpflanzen [HGE/2021] hinsichtlich Eigenschaften, die mit dem Wassergehalt [BLI/2020] [CAS/2021] korrelieren. terahertz.NRW will hingegen ein mobiles und funktionelles multispektrales, bildgebendes THz-Pflanzenmonitoring (u. a. in Kombination mit einer KI-basierten Fusion mit optischen Bilddaten) realisieren, das neben der Morphologie, Oberflächentextur und inneren Beschaffenheit auch die Dynamik des Nähr- und Schadstofftransports im Xylem sowie von Zucker und möglicherweise auch Signalstoffen im Phloem von gut untersuchten Modellpflanzen erfasst, wie der Haller’schen Schaumkresse (A. halleri), der Ackerschmalwand (A. thaliana) und der Pappel (Populus sp.). Hierzu ist ein THz-Nahfeld-Scanner vorgesehen (Rennings, Krämer), welcher auf azimutal um die Sprossachse angeordneten, passiven, dielektrischen Proben aufbaut, sodass mittelfristig auch ein Zugang sowohl zu Anwendungen im Freiland als auch zur genetisch-mechanistischen Forschung entsteht.