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Biomagnetische Diagnostik

Vitalparameter messen – ohne Hautkontakt!

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Die Oberflächenwellensensoren, die Forscher der Christian-Albrechts-Universität Kiel entwickelt haben, sollen langfristig biomagnetische Felder detektieren können.
© Siekmann, CAU

Hochempfindliche Sensoren könnten in Zukunft magnetische Signale des Körpers detektieren, um daraus Rückschlüsse auf Herz- oder Hirnströme zu ziehen. Im Vergleich zu den etablierten elektrischen Messverfahren wären sie in der Lage, kontaktlos zu messen, ohne direkten Hautkontakt.

Eine wichtige Grundlage für die biomagnetische Diagnostik haben Forscher der Christian-Albrechts-Universität Kiel geschaffen. Im Sonderforschungsbereich (SFB) „Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics“ haben sie ein Sensorsystem entwickelt, das nicht nur magnetische Signale erkennt, sondern sie auch verarbeitet.

Die Relevanz der neuen Technologie liegt auf der Hand: Bei manchen Diagnosen wie etwa einem Verdacht auf Herzinfarkt muss es einfach schnell gehen. Zwar lässt sich die Herzaktivität zum Beispiel mit einem Elektrokardiogramm (EKG) untersuchen, bei dem direkt auf die Haut aufgeklebte Elektroden die vom Herzen erzeugten elektrischen Signale messen. Einfacher könnte es künftig jedoch mit magnetischen Messungen gehen: »Bei Notfällen oder Langzeituntersuchungen hätten sie den Vorteil, dass sie kontaktlos funktionieren«, erklärt Professor Eckhard Quandt, Sprecher des Kieler Forscherteams, das aktuell die Materialien und die entsprechende Elektronik für einen Einsatz in der Magnetfeldsensorik erforscht und entwickelt. »Außerdem unterscheidet sich die elektrische Leitfähigkeit an verschiedenen Stellen des Körpers, magnetische Signale hingegen werden überall gleich gut weitergegeben. So werden genauere Messungen mit einer besseren Ortsauflösung möglich.« Prinzipiell ließen sich Sensoren damit während der Messung bewegen und Signalveränderungen exakt lokalisieren.

Biomagnetische Messungen – bislang aufwendig und teuer

Zwar gibt es bereits Sensoren, die biomagnetische Signale des Körpers messen können, sie funktionieren jedoch nur mit supraleitenden Materialien. Das heißt, die Umgebungstemperatur muss dafür aufwendig auf –197 °C heruntergekühlt werden, was wiederum spezielle Geräte erfordert und mit hohen Kosten verbunden ist. Im Kieler Forschungsverbund arbeiten Wissenschaftler aus der Elektrotechnik, Physik, Materialwissenschaft und Medizin eng zusammen, um Magnetfeldsensoren herzustellen, die sich bei Raumtemperatur in der medizinischen Praxis einsetzen lassen.

Wichtige Grundlagen dafür konnten sie jetzt schaffen: Zum einen haben sie einen Oberflächenwellensensor, auch SAW-Sensor (Surface Acoustic Wave) genannt, entwickelt, zum anderen haben sie das nötige elektronische Messsystem beschrieben, in das er integriert ist. Denn für ein sinnvolles Messergebnis kommt es auch darauf an, wie die aufgenommenen Signale verarbeitet und ausgelesen werden.

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