Sachverhalt:
A. Das Ehepaar M.L._ und F.L._ hat zwei gemeinsame Kinder, S._ (geb. 17. Oktober 2002) und T._ (geb. 30. Juni 2004). Nach der Trennung wurden die Kinder unter die Obhut der Mutter gestellt. Über das Sorgerecht wurde noch nicht entschieden. M.L._ verdächtigt seine Ehefrau, die gemeinsamen Kinder mit einem Schlafmittel sowie einem ihr verschriebenen Antidepressivum ruhig gestellt zu haben. Er liess deshalb eine Haarsträhne seiner Tochter beim 'Forensisch Toxikologischen Centrum, München' untersuchen. Aufgrund der toxikologischen Untersuchungsresultate reichte M.L._ am 21. September 2006 bei der Staatsanwaltschaft des Kantons Solothurn Strafanzeige gegen seine Ehefrau ein. Die Staatsanwaltschaft eröffnete daraufhin am 26. September 2006 eine Strafuntersuchung wegen Verabreichens gesundheitsgefährdender Stoffe an Kinder (Art. 136 StGB).
B. Mit Verfügung vom 21. März 2007 stellte die Staatsanwaltschaft des Kantons Solothurn das Strafverfahren ein. Eine von M.L._ dagegen erhobene Beschwerde wies die Beschwerdekammer des Obergerichts des Kantons Solothurn mit Entscheid vom 17. August 2007 ab.
C. M.L._ führt Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt die Aufhebung des angefochtenen Urteils und die Rückweisung der Sache an die Staatsanwaltschaft des Kantons Solothurn zur weiteren Strafuntersuchung. Ferner ersucht er um unentgeltliche Rechtspflege.
D. Das Obergericht des Kantons Solothurn verzichtet auf eine Vernehmlassung. Die Beschwerdegegnerin und die Staatsanwaltschaft des Kantons Solothurn beantragen die Abweisung der Beschwerde.

Erwägungen:
1. Das Bundesgericht prüft seine Zuständigkeit von Amtes wegen (Art. 29 Abs. 1 BGG).
1.1 Nach Art. 81 Abs. 1 BGG ist zur Erhebung einer Beschwerde in Strafsachen berechtigt, wer am vorinstanzlichen Verfahren teilgenommen oder keine Möglichkeit zur Teilnahme erhalten hat (lit. a) und ein rechtlich geschütztes Interesse an der Aufhebung oder Änderung des angefochtenen Entscheides hat (lit. b). Die beiden Voraussetzungen von lit. a und b müssen kumulativ erfüllt sein. Das bedeutet einerseits, dass auch die in Art. 81 Abs. 1 lit. b BGG beispielhaft aufgeführten Personen, die in der Regel beschwerdebefugt sind, im Einzelfall ein Rechtsschutzinteresse nachzuweisen haben. Anderseits sind auch dort nicht aufgeführte Personen beschwerdebefugt, sofern sie ein rechtlich geschütztes Interesse an der Aufhebung des angefochtenen Entscheids haben (<ref-ruling> E. 1.1).
1.2 Der Beschwerdeführer macht geltend, "quasi als gesetzlicher Vertreter" seiner beiden Kinder oder "allenfalls gestützt auf die Generalklausel" zur Beschwerde legitimiert zu sein. Er stützt seine Beschwerdeberechtigung auf <ref-ruling>.
1.2.1 Die Legitimation der gesetzlichen Vertreter ist in Art. 81 Abs. 1 lit. b Ziff. 2 BGG geregelt. Aus dem Wortlaut und der systematischen Stellung geht indes klar hervor, dass diese Bestimmung nur den gesetzlichen Vertreter der beschuldigten Person erfasst ("ihr gesetzlicher Vertreter"; "le représentant légal de l'accusé"; "il rappresentante legale dell'accusato"). Die Legitimation lässt sich im vorliegenden Fall somit nicht auf Art. 81 Abs. 1 lit. b Ziff. 2 BGG abstützen.
1.2.2 Nach Art. 81 Abs. 1 lit. b Ziff. 5 BGG ist das Opfer beschwerdebefugt, wenn der angefochtene Entscheid sich auf die Beurteilung seiner Zivilansprüche auswirken kann. Opfer ist jede Person, die durch eine Straftat in ihrer körperlichen, sexuellen oder psychischen Integrität unmittelbar beeinträchtigt worden ist (Art. 2 Abs. 1 OHG). Die beiden Kinder haben Opferstellung im Sinne des Opferhilfegesetzes. Fraglich ist, ob der Vater mit seinem Vorbringen ("quasi als gesetzlicher Vertreter") im Namen seiner Kinder Beschwerde führen will. Dies kann offen bleiben, zumal die Vertretung der Kinder aufgrund der eigenen Sorgerechtsinteressen des Beschwerdeführers in der vorliegenden Angelegenheit ohnehin nur durch einen Beistand wahrgenommen werden könnte (Art. 392 Ziff. 2 ZGB). Zu prüfen bleibt, ob der Beschwerdeführer in eigenen Zivilansprüchen betroffen ist.
1.2.3 Bei der Geltendmachung von Verfahrensrechten (Art. 8 OHG) werden die Eltern des Opfers dem Opfer gleichgestellt, soweit ihnen Zivilansprüche gegenüber dem Täter zustehen (Art. 2 Abs. 2 lit. b OHG). Nach der Rechtsprechung zum Opferhilfegesetz sind Eltern eines Kindes nur insoweit beschwerdelegitimiert, als sie eigene Zivilansprüche geltend machen können (<ref-ruling> E. 3b). Für die Beschwerdeberechtigung kann nicht ein exakter Nachweis der Zivilforderungen verlangt werden, da über deren Bestand erst im Sachurteil entschieden wird. Der Bestand von Zivilforderungen ist daher lediglich glaubhaft zu machen (Urteil 6P.30/2005 vom 3. Juni 2005, E. 3; Eva Weishaupt, Die verfahrensrechtlichen Bestimmungen des Opferhilfegesetzes, Zürich 1998, S. 48).
1.2.4 Dass Eltern (mutmasslich) misshandelter Kinder in eigenen Genugtuungsansprüchen betroffen sein können, erscheint zwar nicht a priori ausgeschlossen, doch haben die Angehörigen nach der Rechtsprechung zu Art. 49 OR nur bei ausserordentlich gravierenden Übergriffen auf ihre Nächsten eigene Genugtuungsansprüche (<ref-ruling> E. 2a; Urteil 6P.30/2005 vom 3. Juni 2005, E. 3). Wie es sich damit in casu verhält, kann offen bleiben, da der Beschwerdeführer keine Betroffenheit in eigenen Genugtuungsansprüchen behauptet. Er beruft sich vielmehr auf die Rechtsprechung, nach der als Zivilansprüche nicht nur Schadenersatz- und Genugtuungsforderungen in Frage kommen, sondern auch Ansprüche auf Unterlassung, Beseitigung und Feststellung einer widerrechtlichen Verletzung (<ref-ruling> E. 1.2.2; <ref-ruling> E. 3b; <ref-ruling> E. 1c; <ref-ruling> E. 3c/aa). Betroffen seien seine zivilrechtlichen Ansprüche auf Verbot widerrechtlichen Verhaltens gemäss Art. 28 ff. ZGB. In diesem Sinne hat das Bundesgericht in einem neueren Grundsatzentscheid einen Vater zur Beschwerde zugelassen gegen das letztinstanzlich bestätigte Nichteintreten auf seine Strafanzeige wegen Tätlichkeiten gegen seine beiden Kinder. Hinsichtlich der Zivilansprüche wurde auf die vom Vater zur Unterbindung weiterer tätlicher Übergriffe auf seine Kinder anrufbaren persönlichkeitsrechtlichen 'Abwehransprüche' abgestellt ("actions défensives découlant du droit de la personnalité"; <ref-ruling> E. 1.2.2). Zu Recht beruft sich der Beschwerdeführer auf dieses in zentralen Belangen identische Präjudiz. Das Bundesgericht liess in jenem Entscheid jedoch offen, ob der Vater die Abwehransprüche als Vertreter seiner Kinder oder aus eigenem Recht vorbringen kann. Eine vertretungsweise Geltendmachung von Abwehransprüchen scheidet vorliegend wegen der erwähnten Interessenkonflikte aus. In Frage kommen nur Ansprüche des Beschwerdeführers aus eigenem Recht.
1.2.5 Zu der von Art. 28 ZGB geschützten Persönlichkeit gehört auch das Gefühlsleben der natürlichen Person, welches die Beziehung zu den eigenen Kindern einschliesst (Bucher, Natürliche Personen und Persönlichkeitsschutz, 3. Aufl., Basel 1999, Rz. 470 ff.). Jüngst entschied das Bundesgericht, dass ein Vater in seinen emotionalen Persönlichkeitsinteressen betroffen sein könne, wenn seine unter der elterlichen Sorge der Mutter lebenden Kinder nicht mit dem gesetzlichen Familiennamen bezeichnet werden (Urteil 5A_190/2007 vom 10. August 2007, E. 4.1). Wenn das Persönlichkeitsrecht des Vaters durch die Benennung seiner Kinder beeinträchtigt werden kann, scheint auch nicht ausgeschlossen, dass ein Vater mutmasslich misshandelter Kinder in eigenen (emotionalen) Persönlichkeitsinteressen betroffen ist (vgl. <ref-ruling> E. 2d m.H. auf ein Urteil des Kantonsgerichts St. Gallen vom 9. Mai 1967, SJZ 65/1969 S. 97 f.). Eigene Zivilansprüche des Beschwerdeführers erscheinen damit genügend wahrscheinlich, um die Beschwerdelegitimation zu bejahen. Auf die Beschwerde ist einzutreten.
2. Der Beschwerdeführer rügt, dass die von der Vorinstanz geschützte Einstellung der Strafuntersuchung auf einer willkürlichen Interpretation der toxikologischen Berichte basiert.
2.1 Gemäss Art. 9 BV hat jede Person Anspruch darauf, von den staatlichen Organen ohne Willkür behandelt zu werden. Willkürlich ist ein Entscheid nicht schon, wenn eine andere Lösung ebenfalls vertretbar erscheint oder gar vorzuziehen wäre, sondern erst, wenn er offensichtlich unhaltbar ist, zur tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzt oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderläuft. Willkür liegt nur vor, wenn nicht bloss die Begründung eines Entscheids, sondern auch das Ergebnis unhaltbar ist (<ref-ruling> E. 2; <ref-ruling> E. 2b; <ref-ruling> E. 2a).
Wie jedes Beweismittel unterliegen auch Gutachten der freien richterlichen Beweiswürdigung (Art. 249 BStP), d.h. der Richter kann ihnen folgen oder davon ganz oder teilweise abweichen. Der Richter darf aber nicht ohne triftige Gründe das Fachwissen des Gutachters durch seine eigene Meinung ersetzen; weicht er von der Expertenmeinung ab, muss er dies begründen (<ref-ruling> E. 4). Verlangt das Gesetz den Beizug eines Experten, darf der Richter von dessen Folgerungen nur abweichen, wenn gewichtige Tatsachen oder Indizien deren Überzeugungskraft ernstlich erschüttern. Andernfalls würde er gegen Art. 9 BV verstossen (<ref-ruling> E. 7b, 101 IV 129 E. 3a).
2.2 Am 11. September 2006 erstellte das 'Forensisch Toxikologische Centrum' einen ersten Bericht zur untersuchten Haarprobe:
"Bei diesen Untersuchungen wurden 1,0 pg/mg Diphenhydramin aufgefunden sowie 15 pg/mg Venlafaxin... [Diphenhydramin ist] ein Wirkstoff, der in einer Reihe von rezeptfreien Schlafmitteln enthalten ist. Es gehen aus der Literatur keine Daten hervor, die der Konzentration eine genaue Aufnahmemenge zuordnen lassen. Nach unserer Erfahrung mit Diphenhydramin und ähnlichen Stoffen ist bei dieser Konzentration nicht von einem regelmässigen, intensiven Gebrauch des Schlafmittels auszugehen. Es kommt eher eine gelegentliche oder gar einmalige Aufnahme bzw. Gabe in Frage. Venlafaxin wird zur Behandlung von Depressionen eingesetzt."
Am 16. März 2007 erstattete das 'Forensisch Toxikologische Centrum' einen ergänzenden Bericht zum Nachweis von Venlafaxin:
"Die Haarkonzentrationen betrugen: 51.5 ng/mg Venlafaxin (Segment a) und 47.5 ng/mg Venlafaxin (Segment b)... Verlässliche Referenzkonzentrationen des Wirkstoffs in Haarproben sind nicht verfügbar; in Analogie zur therapeutischen Anwendung ähnlicher Medikamente beim Erwachsenen sind die gefundenen Konzentrationen als moderat einzustufen und könnten durch eine gelegentliche Substanzaufnahme erklärt werden. Zwischen den beiden untersuchten Segmenten wurde keine signifikante Konzentrationsdifferenz beobachtet, was auf eine (in dem durch Segment a repräsentierten Zeitraum) fortdauernde Substanzeinnahme hinweist... Venlafaxin wird zur Behandlung depressiver Erkrankungen einschliesslich Depressionen mit Angstzuständen eingesetzt. Als häufige Nebenwirkungen gelten sowohl bei Kindern als auch bei erwachsenen Patienten z.B. Müdigkeit, allgemeine Sedierung, Schwitzen, Übelkeit, Schwindelgefühl und Schlafstörungen."
2.3 Die Vorinstanz stellt ohne weitere Begründung auf die Werte im ersten Gutachten ab. Nach ihrer Feststellung sind demnach in der fraglichen Haarprobe 1,0 pg/mg Diphenhydramin sowie 15 pg/mg Venlafaxin gefunden worden. In Bezug auf das Diphenhydramin übernimmt die Vorinstanz die Einschätzung der Toxikologen, wonach bei der nachgewiesenen Konzentration von einer gelegentlichen oder gar einmaligen Abgabe des Schlafmittels auszugehen sei. Durch eine nur einmalige Abgabe dieser Substanz könne nicht von einer Gesundheitsgefährdung gesprochen werden. Das diesbezügliche Strafverfahren sei daher zu Recht eingestellt worden. Das gleiche gelte für das Strafverfahren wegen Abgabe des Antidepressivums. Hierzu führt die Vorinstanz wörtlich aus: "Gemäss Patienteninformation darf das Medikament Efexor zwar nicht an Kinder abgegeben werden, nach Auffassung der Toxikologen des FTC war die gefundene Konzentration indessen moderat (bezogen auf ein Kind, was aus dem Satz "in Analogie zur therapeutischen Anwendung ähnlicher Medikamente beim Erwachsenen sind die gefundenen Konzentrationen als moderat einzustufen" hervorgeht)". Dass durch die gelegentliche, moderate Abgabe dieses Wirkstoffes die Gesundheit eines Kindes im Ausmass einer einfachen Körperverletzung gefährdet werden konnte, lasse sich aufgrund der Akten nicht nachweisen. Auch die Staatsanwaltschaft geht in ihrer Vernehmlassung davon aus, dass sich die Abgabe einer gesundheitsgefährdenden Menge nicht nachweisen lasse.
2.4 Der Beschwerdeführer kritisiert die vorinstanzliche Interpretation der Gutachten. Die von der Vorinstanz implizit getroffene Annahme, wonach die im untersuchten Haar vorgefundene Wirkstoffmenge auf eine erwachsene Person hochgerechnet und als moderat eingestuft worden sei, finde im Gutachten keine Grundlage. Zur fortdauernden Verabreichung des Wirkstoffs würden keine Ausführungen gemacht. Ob die in "ng/mg" angegebene Konzentration hoch sei oder nicht, könne nicht durch Juristen beurteilt werden. Der Bericht äussere sich nicht zur Frage, ob die vorgefundene Konzentration gesundheitsgefährdend sei. Indem sich die Vorinstanz dieses Fachwissen anmasse, verfalle sie in Willkür.
2.5 Die Einwände des Beschwerdeführers sind berechtigt. Im Gutachten vom 11. September 2006 wurde aufgrund der nachgewiesenen Diphenhydramin-Konzentration eine Schätzung der Häufigkeit der Wirkstoffeinnahme angestellt. Es äussert sich jedoch nicht zur Frage der Auswirkungen der festgestellten Diphenhydramin-Werte auf die Gesundheit der getesteten Person. Die Vorinstanz schliesst von der gemäss Gutachten nur vereinzelten Wirkstoffabgabe auf deren Harmlosigkeit. Damit trifft sie über das Gutachten hinaus und ohne weitere Begründung ein medizinisches Fachurteil über die Ungefährlichkeit von Diphenhydramin für Kleinkinder. Das gleiche gilt für die vorinstanzlichen Folgerungen zu den gesundheitlichen Risiken von Venlafaxin. Den Gutachten lässt sich lediglich entnehmen, dass in den untersuchten Haarsegmenten Venlafaxinkonzentrationen von 15 pg/mg resp. 47.5 und 51.5 ng/mg nachgewiesen wurden, und dass mangels einer signifikanten Konzentrationsdifferenz zwischen den beiden Segmenten von einer fortdauernden Wirkstoffeinnahme auszugehen sei. Entgegen der Vorinstanz ergibt sich aus dem zweiten Gutachten nicht, dass die gefundene Konzentration bezogen auf ein Kind moderat war. Wie der Beschwerdeführer zu Recht hervorhebt, beschreibt das Wort 'Analogie' in der zitierten Gutachtenspassage nicht das Umrechnungsverhältnis von einer für Erwachsene verträglichen Konzentration auf Kinder, sondern auf Referenzkonzentrationen ähnlicher Medikamente. Die Vergleichswerte stammen gemäss dem Gutachten aus Behandlungserfahrungen mit ähnlichen Medikamenten bei Erwachsenen. Hinzu kommt, dass es sich um Vergleichswerte aus der therapeutischen Anwendung handelt. Vorliegend geht es jedoch in Bezug auf die Kinder unbestrittenermassen nicht um einen therapeutischen Einsatz des Wirkstoffs. Dieser Umstand wurde nicht berücksichtigt. Zusammenfassend stand somit weder fest, ob die nachgewiesene Venlafaxinkonzentration auch für Kinder als moderat gelten kann, noch welche gesundheitlichen Auswirkungen die fortdauernde, nicht therapeutisch indizierte Abgabe des Wirkstoffs auf Kleinkinder haben kann. Die Vorinstanz stützt ihre Einschätzung einzig auf die unrichtige Interpretation der Gutachten und bringt für die angebliche Ungefährlichkeit der nachgewiesenen Venlafaxin-Konzentration keine weiteren Gründe vor. Vor diesem Hintergrund erscheint ihre Schlussfolgerung, wonach die Gesundheit eines Kindes durch die Abgabe von Venlafaxin nicht im Ausmass einer einfachen Körperverletzung gefährdet werden konnte, willkürlich. Auch die Einwände der Staatsanwaltschaft führen zu keiner abweichenden Einschätzung. Unzutreffend ist insbesondere, dass Nebenwirkungen schon per se nicht gesundheitsgefährdend sein dürfen, da sonst die Zulassung verweigert würde. Die Einnahme zahlreicher zugelassener Medikamente ist mit unter Umständen erheblichen Gesundheitsbeeinträchtigungen verbunden. Solche Nebenwirkungen sind zulässig, wenn und soweit sie zur Heilung unvermeidlich sind und zum angestrebten Therapieziel in einem verantwortbaren Verhältnis stehen (vgl. Peter Mosimann/Markus Schott, Basler Kommentar zum Heilmittelgesetz, Art. 10 N 15 und Art. 11 N 28). Mangels einer Abgabenotwendigkeit können die negativen Nebenwirkungen vorliegend nicht zu einer positiven Heilwirkung in Beziehung gesetzt werden. Die Auswirkungen der Medikamentenabgabe sind vielmehr für sich zu betrachten.
3. Der Beschwerdeführer macht geltend, die Verneinung der Täterschaft der Beschwerdegegnerin sei willkürlich, und die entsprechende Annahme unter Verletzung seines rechtlichen Gehörs zustande gekommen (Beschwerde S. 7 ff.). Die Vorinstanz habe die Beweise im "Zweifel für den Angeklagten" gewürdigt, obwohl vorliegend der Grundsatz "im Zweifel für die Anklage" gelte.
3.1 Der Anspruch auf rechtliches Gehör gemäss Art. 29 Abs. 2 BV umfasst das Recht, mit erheblichen Beweisanträgen gehört zu werden und an der Erhebung wesentlicher Beweise entweder mitzuwirken oder sich zumindest zum Beweisergebnis zu äussern, wenn dieses geeignet ist, den Entscheid zu beeinflussen (BGE <ref-ruling> E. 2b; <ref-ruling> E. 2a/aa).
3.1 Der Anspruch auf rechtliches Gehör gemäss Art. 29 Abs. 2 BV umfasst das Recht, mit erheblichen Beweisanträgen gehört zu werden und an der Erhebung wesentlicher Beweise entweder mitzuwirken oder sich zumindest zum Beweisergebnis zu äussern, wenn dieses geeignet ist, den Entscheid zu beeinflussen (BGE <ref-ruling> E. 2b; <ref-ruling> E. 2a/aa).
3.2 3.2.1 Unter welchen Voraussetzungen ein Strafverfahren eingestellt werden darf und wann Anklage zu erheben ist, ergibt sich primär aus dem kantonalen Prozessrecht (vgl. Bundesgerichtsurteil 6P.64/2002 vom 9. Dezember 2002, E. 4). Einstellungen aus Opportunitätserwägungen wegen geringfügiger Schuld und Tatfolgen richten sich nach Art. 52 StGB (vgl. Franz Riklin, Basler Kommentar StGB, 2. Aufl., VorArt. 52 ff. N 5 ff. und Art. 52 N 12 ff.).
3.2.2 Die Vorinstanz stützt ihre Bestätigung des staatsanwaltschaftlichen Einstellungsentscheids nicht auf bundesrechtliche Opportunitätserwägungen, sondern auf kantonales Recht. Gemäss § 97 Abs. 1 StPO/SO sei einzustellen, wenn kein Anlass zu einer weiteren Strafverfolgung bestehe. Es folgt eine Aufzählung der möglichen Einstellungsgründe. In Zweifelsfällen beweismässiger und vor allem rechtlicher Art soll Anklage erhoben werden. Der Grundsatz "in dubio pro reo" gelte hier nicht (angefochtenes Urteil S. 3 f.).
3.2.3 Bei den verschiedenen von der Vorinstanz unter Berufung auf die Literatur aufgeführten Einstellungsmotiven geht es abgesehen von der Einstellung aus Opportunitätserwägungen um Gründe, die 'mit Sicherheit oder doch grösster Wahrscheinlichkeit zu einem Freispruch oder einer in den Wirkungen gleichen Erledigung vor Gericht führen müssten' (Botschaft zur Vereinheitlichung des Strafprozessrechts vom 21. Dezember 2005, BBl 2006 S. 1272 f.; Art. 319 der Schweizerischen Strafprozessordnung vom 5. Oktober 2007 [Referendumsvorlage], BBl 2007 S. 7074; s.a. Hauser/Schweri/Hartmann, Schweizerisches Strafprozessrecht, 6. Aufl., Basel 2005, § 78 N 4-11). Aus dem Umstand, dass eingestellt werden muss, wenn eine Verurteilung mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist, folgt nicht, dass erst bei derart hoher Wahrscheinlichkeit eingestellt werden darf. Ein solcher Massstab wäre zu streng und würde dazu führen, dass selbst bei geringer Wahrscheinlichkeit einer Verurteilung ein Anklagezwang bestünde. Verlangt wird lediglich, im Zweifel Anklage zu erheben resp. zu überweisen. Als praktischer Richtwert kann daher gelten, dass Anklage erhoben werden muss, wenn eine Verurteilung wahrscheinlicher erscheint als ein Freispruch. Dahinter steckt die Überlegung, dass bei nicht eindeutiger Beweislage nicht die Untersuchungs- oder Anklagebehörden, sondern die für die materielle Beurteilung zuständigen Gerichte über einen Vorwurf entscheiden sollen. Bei der Anklageerhebung gilt daher der auf die gerichtliche Beweiswürdigung zugeschnittene Grundsatz 'in dubio pro reo' nicht. Vielmehr ist nach der Maxime 'in dubio pro duriore' im Zweifelsfall (wegen des schwereren Delikts) Anklage zu erheben (Bundesgerichtsurteile 6B_615/2007 vom 8. Januar 2008, E. 2.3; 1P.65/2001 vom 20. April 2001, E. 3c sowie 1P.440/1996 vom 12. November 1996, Erw. 4b.; in: Praxis 4/1997, Nr. 59, S. 313 ff.; Botschaft StPO, BBl 2006 S. 1273; aus der kantonalen Praxis vgl. Entscheid des Obergerichts des Kantons Aargau vom 7. Mai 2004, in: AGVE 2004 S. 87 f.; Entscheid der Anklagekammer des Kantons St. Gallen vom 15. Oktober 2001, in: GVP 2001 Nr. 76; Jürg Aeschlimann, Einführung in das Strafprozessrecht, Bern 1997, N 1406; Bernard Cloëtta, Nichtanhandnahme und Einstellung der Strafuntersuchung in der Schweiz, Diss. Zürich 1983, S. 64; Niklaus Oberholzer, Grundzüge des Strafprozessrechts, 2. Aufl., Bern 2005, N 1375; Gérard Piquerez, Procédure pénale suisse, Zürich 2000, N 2969; Niklaus Schmid, Strafprozessrecht, 4. Aufl., Zürich 2004, N 797; Thomas Zweidler, Die Praxis zur thurgauischen Strafprozessordnung, Bern 2005, § 137 N 2). Der Grundsatz, dass im Zweifelsfall nicht eingestellt werden darf, ist auch bei der gerichtlichen Überprüfung von Einstellungsverfügungen zu beachten.
3.3 In der Sache kommt die Vorinstanz in einer Eventualbegründung zum Schluss, dass sich selbst bei nachgewiesener Gesundheitsgefährdung nicht beweisen liesse, wer T._ das Medikament mit dem Wirkstoff Venlafaxin abgegeben habe. Zwar nehme die Beschwerdegegnerin das Antidepressivum Efexor, doch belege dies nicht, dass auch sie es gewesen sei, die T._ dieses Medikament gegeben habe. Angesichts des erbitterten Streits unter den Ehegatten sei eine Dritttäterschaft nicht auszuschliessen. Schliesslich sei auch nicht bewiesen, ob die Haarprobe tatsächlich am 2. Juni 2006 entnommen wurde, weshalb der Zeitpunkt der Medikamenteneinnahme nur schwierig nachweisbar sei. Zusammenfassend fehle es an genügendem Beweismaterial für eine gerichtliche Verurteilung. Es könne ausgeschlossen werden, dass sich der Verdacht durch allfällige weitere Beweiserhebungen erhärten lasse. Die Einstellung sei deshalb zu Recht erfolgt.
3.4 Auch die Eventualbegründung erweist sich als unhaltbar. Vorliegend ging es um die kantonalrechtlich geregelte Frage, ob die Einstellung des Strafverfahrens durch die Staatsanwaltschaft zu Recht erfolgte. Obwohl die Vorinstanz davon ausgeht, dass in Zweifelsfällen Anklage zu erheben sei, setzt sie sich in der Sache zu dieser Maxime in Widerspruch. Nach ihrer Feststellung nimmt die Beschwerdegegnerin das Antidepressivum Efexor, welches den Wirkstoff Venlafaxin enthält, mit Unterbrüchen ein. Derselbe Wirkstoff wurde in der Haarprobe von T._ nachgewiesen. Gleichwohl hält sie es für ausgeschlossen, dass sich der Tatverdacht anhand weiterer Beweismassnahmen erhärten lasse, zumal auch eine Dritttäterschaft möglich bleibe. Mit diesem Hinweis auf eine mögliche Dritttäterschaft, für die sich in den Akten keinerlei konkreten Anhaltspunkte finden lassen, erklärt die Vorinstanz einen bloss theoretischen Zweifel für erheblich und wertet diesen unzulässigerweise zugunsten der Beschwerdegegnerin. Der Umstand, dass der der Beschwerdegegnerin verschriebene Wirkstoff in der Haarprobe ihrer Tochter gefunden wurde, ist jedoch - wie der Beschwerdeführer zu Recht hervorhebt - ein gewichtiges Indiz für die Täterschaft der Beschwerdegegnerin. Angesichts dieser belastenden Beweislage war es willkürlich, einen ausreichenden Tatverdacht zu verneinen. Über den angeblich ungewissen Zeitpunkt der Haarentnahme hätten die vom Beschwerdeführer bezeichneten Zeugen befragt werden können. Zusammenfassend ist die Beschwerde gutzuheissen.
4. Der Beschwerdeführer beantragt eine Rückweisung der Sache an die Staatsanwaltschaft zur weiteren Strafuntersuchung. Heisst das Bundesgericht die Beschwerde gut, so entscheidet es in der Sache selbst oder weist diese zu neuer Beurteilung an die Vorinstanz zurück. Es kann die Sache auch an die Behörde zurückweisen, die als erste Instanz entschieden hat (Art. 107 Abs. 2 BGG). Vorliegend besteht kein Anlass, die Angelegenheit unter Übergehung der Vorinstanz direkt an die Staatsanwaltschaft des Kantons Solothurn zurückzuweisen.
Kosten- und Entschädigungsfolgen
5. 5.1 Die Gerichtskosten werden in der Regel der unterliegenden Partei auferlegt. Wenn die Umstände es rechtfertigen, kann das Bundesgericht die Kosten anders verteilen oder darauf verzichten, Kosten zu erheben (Art. 66 Abs. 1 BGG). Unnötige Kosten hat zu bezahlen, wer sie verursacht (Art. 66 Abs. 3). Dem Bund und den Kantonen dürfen in der Regel keine Gerichtskosten auferlegt werden (Art. 66 Abs. 4 BGG). Mehrere Personen haben die ihnen gemeinsam auferlegten Gerichtskosten, wenn nichts anderes bestimmt ist, zu gleichen Teilen und unter solidarischer Haftung zu tragen (Art. 66 Abs. 5 BGG). Die Gerichtskosten bestehen in der Gerichtsgebühr, der Gebühr für das Kopieren von Rechtsschriften, den Auslagen für Übersetzungen, ausgenommen solche zwischen Amtssprachen, und den Entschädigungen für Sachverständige sowie für Zeugen und Zeuginnen (Art. 65 Abs. 1 BGG). Die Gerichtsgebühr richtet sich nach Streitwert, Umfang und Schwierigkeit der Sache, Art der Prozessführung und finanzieller Lage der Parteien (Art. 65 Abs. 2 BGG). Sie beträgt in Streitigkeiten ohne Vermögensinteresse, wozu grundsätzlich auch die strafrechtlichen Verfahren zu zählen sind, 200-5'000 Franken (Art. 65 Abs. 3 lit. a BGG, vgl. auch Ziff. 2 des Tarifs für die Gerichtsgebühren im Verfahren vor dem Bundesgericht vom 31. März 2006; SR 173.110.210.1). Aus besonderen Gründen können diese Kosten bis auf das Doppelte angehoben werden (Art. 65 Abs. 5 BGG).
5.2 Gemäss Art. 68 BGG ('Parteientschädigung') bestimmt das Bundesgericht im Urteil, ob und in welchem Mass die Kosten der obsiegenden Partei von der unterliegenden zu ersetzen sind (Abs. 1). Die unterliegende Partei wird in der Regel verpflichtet, der obsiegenden Partei nach Massgabe des Tarifs des Bundesgerichts alle durch den Rechtsstreit verursachten notwendigen Kosten zu ersetzen (Abs. 2). Bund und Kantonen wird in strafrechtlichen Verfahren in der Regel keine Parteientschädigung zugesprochen (Abs. 3). Wenn nichts anderes bestimmt ist, haften mehrere Personen für ihnen auferlegte Entschädigungspflichten zu gleichen Teilen und solidarisch (Abs. 4). Am 31. März 2006 hat das Bundesgericht ein Reglement über die Parteientschädigung und die Entschädigung für die amtliche Vertretung im Verfahren vor dem Bundesgericht (SR 173.110.210.3) erlassen. Nach dessen Art. 6 beträgt das Honorar für Streitsachen ohne Vermögensinteresse, je nach Wichtigkeit und Schwierigkeit der Sache sowie nach Arbeitsaufwand, 600-18'000 Franken. Das Bundesgericht legt die Entschädigung auf Grund der Akten als Gesamtbetrag fest (Art. 12 Abs. 1). Es kann eine Kostennote eingereicht werden (Art. 12 Abs. 2). In Streitsachen, die aussergewöhnlich viel Arbeit beanspruchen, kann das Bundesgericht bei der Bemessung des Honorars über diese Ansätze hinausgehen (Art. 8 Abs. 1). Besteht zwischen dem anwendbaren Ansatz und der vom Anwalt oder von der Anwältin tatsächlich geleisteten Arbeit ein offenbares Missverhältnis, kann das Bundesgericht das Honorar unter den Minimalansatz herabsetzen (Art. 8 Abs. 2).
5.3 Bei der Auferlegung der Gerichtskosten und Parteientschädigungen hat das Bundesgericht einen grossen Ermessensspielraum. Grundsätzlich werden die Kosten und Entschädigungen der unterliegenden Partei auferlegt. In strafrechtlichen Verfahren stehen sich in der Regel die den Kanton vertretende Staatsanwaltschaft und ein Privater als Parteien gegenüber, welche je nach Ausgang kosten- und entschädigungspflichtig werden. Als Partei gilt auch die sich in der Vernehmlassung durch Anträge beteiligende Beschwerdegegnerin. Auch sie wird bei Unterliegen kosten- und entschädigungspflichtig.
Auch die Bemessung der Gerichtskosten und Parteientschädigungen liegt im weiten Ermessen des Bundesgerichts. Sie erfolgt indes nicht beliebig. Die Entschädigung bemisst sich nach der Wichtigkeit und Schwierigkeit der Sache sowie nach Arbeitsaufwand (Art. 6 Entschädigungsreglement). Die Gerichtsgebühr richtet sich nach Streitwert, Umfang und Schwierigkeit der Sache, Art der Prozessführung und finanzieller Lage der Parteien (Art. 65 Abs. 2 BGG). Für unnötige Kosten gilt das Verursacherprinzip (Art. 66 Abs. 3 BGG). Die unnötige Weitschweifigkeit von Beschwerdeschriften kann daher zu höheren Gebühren führen.
5.4 Im vorliegenden Fall obsiegt der Beschwerdeführer. Er hat keine Kosten zu tragen und keine Entschädigungen auszurichten. Für die durch den Rechtsstreit verursachten Aufwendungen ist er mit Fr. 3'000.-- zu entschädigen. Der Kanton unterliegt. Ebenso ist die private Beschwerdegegnerin aufgrund ihres in der Vernehmlassung gestellten Abweisungsantrags unterliegende Partei. Die anfallenden Kosten und Entschädigungen sind unter den unterliegenden Parteien aufzuteilen. Sie haften dafür je zur Hälfte. Es besteht jedoch kein Anlass, den Kanton und die private Beschwerdegegnerin für die Verpflichtungen der jeweils anderen Partei solidarisch mithaften zu lassen. Die Beschwerdegegnerin trägt somit die Hälfte der Gerichtskosten sowie die Hälfte der Entschädigung. Der Kanton trägt die andere Hälfte der Entschädigung. Für seine hälftige Kostenpflicht hat er indes nicht aufzukommen (Art. 66 Abs. 4 BGG). Sie ist auf die Gerichtskasse zu nehmen.
6. Der Beschwerdeführer stellt ein Begehren um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.
6.1 Das Bundesgericht befreit eine Partei, die nicht über die erforderlichen Mittel verfügt, auf Antrag von der Bezahlung der Gerichtskosten und von der Sicherstellung der Parteientschädigung, sofern ihr Rechtsbegehren nicht aussichtslos erscheint (Art. 64 Abs. 1 BGG). Wenn es zur Wahrung ihrer Rechte notwendig ist, bestellt das Bundesgericht der Partei einen Anwalt oder eine Anwältin. Der Anwalt oder die Anwältin hat Anspruch auf eine angemessene Entschädigung aus der Gerichtskasse, soweit der Aufwand für die Vertretung nicht aus einer zugesprochenen Parteientschädigung gedeckt werden kann (Art. 64 Abs. 2 BGG). Das Honorar der vom Bundesgericht amtlich bestellten Anwälte und Anwältinnen richtet sich nach dem Entschädigungsreglement. Es kann bis zu einem Drittel gekürzt werden (Art. 10).
6.2 Die Gewährung unentgeltlicher Rechtspflege ist somit formell von einem Antrag abhängig. Dieser ist im bundesgerichtlichen Verfahren explizit zu stellen, zu begründen und zu belegen. Sowohl bei der Beschwerdeführung als auch bei der Beschwerdeantwort (Vernehmlassung) kann die unentgeltliche Rechtspflege verlangt werden. Materiell ist die Gewährung unentgeltlicher Rechtspflege vom Nachweis der Bedürftigkeit abhängig. Das Bundesgericht bestimmt die Bedürftigkeit autonom. Im kantonalen Verfahren bejahte Prozessarmut bindet das Bundesgericht nicht. Nach der Rechtsprechung ist ein Gesuchsteller bedürftig, der die Leistung der erforderlichen Prozess- und Parteikosten nur erbringen kann, wenn er die Mittel angreift, die er zur Deckung des Grundbedarfs für sich und seine Familie benötigt. Es obliegt dem Gesuchsteller, seine aktuellen Einkommens- und Vermögensverhältnisse umfassend aufzuzeigen und soweit wie möglich zu belegen. Kommt der Gesuchsteller diesen Obliegenheiten nicht nach, ist das Gesuch abzuweisen (<ref-ruling> E. 4a; <ref-ruling> E. 2a m.H.). Die unentgeltliche Rechtspflege wird schliesslich nur gewährt, soweit die gestellten Begehren nicht aussichtslos sind. Nach der Rechtsprechung sind Prozessbegehren aussichtslos, deren Gewinnaussichten beträchtlich geringer sind als die Verlustgefahren und die deshalb kaum als ernsthaft bezeichnet werden können. Massgeblich ist, ob sich eine vernünftige, nicht mittellose Partei ebenfalls zur Beschwerde entschlossen hätte. Eine Partei soll einen Prozess, den sie auf eigene Rechnung und Gefahr nicht führen würde, nicht deshalb anstrengen können, weil er sie nichts kostet (<ref-ruling> E. 2.3.1; <ref-ruling> E. 2.5.3).
Bisher nicht erläutert wurde die Frage, worauf sich die Aussichtslosigkeit zu beziehen hat. Nach Art. 64 Abs. 1 BGG wird einer Partei die unentgeltliche Rechtspflege gewährt, sofern ihr Rechtsbegehren ("ses conclusions"; "le sue conclusioni") nicht aussichtslos erscheint. Nach dem eindeutigen Gesetzeswortlaut soll somit bloss die Aussichtslosigkeit des Begehrens (d.h. des Antrags) und nicht der Begründung massgeblich sein. In der Praxis muss indes auch auf die Begründung abgestellt werden. Das Bundesgericht durchsucht angefochtene Entscheide nicht von sich aus auf mögliche Rechtsfehler (zur amtlichen Publikation vorgesehenes Urteil 6B_347/2007 vom 29. November 2007 E. 1). Ob eine Beschwerde aussichtsreich ist, erschliesst sich daher nicht schon aus den Begehren, sondern erst aus der Begründung. Es kann somit wie bisher darauf abgestellt werden, ob der Prozess vor Bundesgericht aussichtsreich war oder nicht. Weil aber das Gesetz die Aussichtslosigkeit der Rechtsbegehren und nicht einzelner Rügen verlangt, sind Chancen der Beschwerde als ganzes zu beurteilen. Eine teilweise Verweigerung der unentgeltlichen Rechtspflege fällt daher gemäss der Rechtsprechung nur ausnahmsweise in Betracht (Urteil 5P.369/1996 vom 13. Januar 1997, E. 5 m.H.). Als Verteidiger im Sinne von Art. 64 Abs. 2 BGG werden in der Regel diejenigen Anwältinnen und Anwälte bestellt, welche für die Parteien vor Bundesgericht Beschwerde führen.
6.3 Dem Antrag des Beschwerdeführers ist stattzugeben. Seine Bedürftigkeit ist ausgewiesen (act. 8) und seine Rechtsbegehren waren nicht aussichtslos. Da er keine Kosten trägt (E. 5.1), brauchen sie ihm nicht erlassen zu werden. Die Entschädigungen sind primär von den unterliegenden Parteien, bei Uneinbringlichkeit aus der Bundesgerichtskasse zu bezahlen. Sie sind an die als Anwältin im Sinne von Art. 64 Abs. 2 BGG einzusetzende Vertreterin des Beschwerdeführers, Rechtsanwältin Lisa Zaugg, auszurichten.
Mangels eines rechtsgenügenden Antrags kann der Beschwerdegegnerin trotz dokumentierter Bedürftigkeit die unentgeltliche Rechtspflege nicht gewährt werden. Ihren finanziellen Verhältnissen ist bei der Bemessung der Gerichtsgebühren Rechnung zu tragen (Art. 65 Abs. 2 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird gutgeheissen, das Urteil des Obergerichts des Kantons Solothurn vom 17. August 2007 aufgehoben und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückgewiesen.
2. Das Gesuch des Beschwerdeführers um unentgeltliche Rechtspflege wird gutgeheissen.
3. Der Beschwerdegegnerin werden Gerichtskosten von Fr. 500.-- auferlegt.
4. Der Kanton Solothurn und die Beschwerdegegnerin haben den Beschwerdeführer für das bundesgerichtliche Verfahren mit je Fr. 1'500.-- zu entschädigen. Bei Uneinbringlichkeit ist die Entschädigung aus der Bundesgerichtskasse auszurichten.
5. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Solothurn, Beschwerdekammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 11. April 2008
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Schneider Thommen