Noch sind solche Messungen mit erheblichem Aufwand verbunden. So müssen die Sensoren stark gekühlt oder gegen andere Magnetfelder abgeschirmt werden. Eine wichtige Grundlage in Richtung biomagnetischer Diagnostik konnten jetzt Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) schaffen. Im Sonderforschungsbereich 1261 „Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics“ erforschen sie die Entwicklung von Magnetfeldsensoren, die langfristig in der Lage sein sollen, mit einer besseren Ortsauflösung ohne größeren Aufwand im medizinischen Alltag eingesetzt zu werden. Das interdisziplinäre Forschungsteam entwickelte ein erstes Sensorsystem, das nicht nur das Erkennen eines magnetischen Signals umfasst, sondern auch seine Verarbeitung.
Messungen künftig kontaktlos?
Bei manchen Diagnosen wie einem Verdacht auf Herzinfarkt muss es schnell gehen. Die Herzaktivität lässt sich zum Beispiel mit einem Elektrokardiogramm (EKG) untersuchen, bei dem direkt auf die Haut geklebte Elektroden die vom Herzen erzeugten elektrischen Signale messen. Einfacher könnten eines Tages magnetische Messungen sein. „Bei Notfällen oder Langzeituntersuchungen hätten sie den Vorteil, dass sie kontaktlos funktionieren“, erklärt Professor Eckhard Quandt, Sprecher des SFB 1261. Die Mitglieder des interdisziplinären Forschungsverbundes erforschen und entwickeln Materialien und die erforderliche Elektronik für einen Einsatz in der Magnetfeldsensorik. „Die elektrische Leitfähigkeit unterscheidet sich außerdem an verschiedenen Stellen des Körpers. Magnetische Signale werden hingegen überall gleich gut weitergegeben“, erläutert Quandt einen weiteren Vorzug magnetischer Diagnostik. „So werden genauere Messungen mit einer besseren Ortsauflösung möglich.“ Prinzipiell ließen sich Sensoren damit während der Messung bewegen und Signalveränderungen exakt lokalisieren.
Enge interdisziplinäre Zusammenarbeit
Zwar existieren 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 Grad Celsius heruntergekühlt werden, was spezielle Geräte erfordert und mit hohen Kosten verbunden ist. Im SFB 1261 arbeiten daher Forschende 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 entwickelten sie einen Oberflächenwellensensor, auch SAW-Sensor genannt (engl. Surface Acoustic Wave). Zum anderen beschrieben sie das nötige elektronische Messsystem, in das er integriert ist. Denn für ein sinnvolles Messergebnis kommt es auch darauf an, wie die aufgenommenen Signale verarbeitet und ausgelesen werden.