Winziges magnetisches Ortungs- und Sensorgerät verwendet Magnetzünder

Bericht vom 2. Juni 2023

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von Bob Yirka, Phys.org

Eine Gruppe von Bioingenieuren bei Philips Research hat ein winziges magnetisches Tracking- und Sensorgerät entwickelt, das magnetomechanische Resonatoren verwendet, um Feedback zu liefern. In ihrer Studie, über die sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, haben Bernhard Gleich, Ingo Schmale, Tim Nielsen und Jürgen Rahmer den Sensor entworfen und in verschiedenen Szenarien getestet.

Seit mehreren Jahren suchen Wissenschaftler auf der ganzen Welt nach besseren In-vivo-Bildgebungsverfahren, um die Diagnostik zu verbessern und möglicherweise auch neue Möglichkeiten für die Verabreichung von Therapien zu bieten. Zu diesem Zweck wurde eine große Anzahl winziger Roboter entwickelt, die jeweils einen neuartigen Ansatz nutzen, um durch den Körper zu reisen, ohne Schaden anzurichten.

Bisher wurde jedoch keines davon von Ärzten zugelassen. Im Rahmen dieser neuen Anstrengung entwickelte das Forschungsteam einen einfachen Sensor, der mithilfe des Stroms externer elektromagnetischer Spulen gesteuert werden kann.

Der Sensor wurde hergestellt, indem zwei gegenüberliegende Magnete in einem zylindrischen Gehäuse platziert wurden, wobei nur einer der Magneten an Ort und Stelle gehalten wurde. Das Ganze hat einen Durchmesser von nur einem Millimeter. Wenn das Gerät mit kleinen elektrischen Impulsen bewegt wird, vibriert der freie Magnet und bewegt sich im Inneren des Gehäuses.

Indem der Sensor das Ausmaß der Schwingung, Ausdehnung und Kontraktion sowie den Abstand zwischen den beiden Magneten misst, kann er genaue Messungen von Temperatur, Ort und Druck liefern – genug, um Dinge wie den Blutdruck und die Wirkung von Medikamenten zu verfolgen, oder vielleicht sogar zur Durchführung von Biopsien verwendet.

Die Forscher testeten ihren Sensor in verschiedenen Szenarien. Eine davon bestand darin, es in einem Wickelrohr zu platzieren, um den Darmtrakt nachzuahmen, wo es zur Bereitstellung von Positionsdaten verwendet wurde. Der Erfolg des Tests deutete darauf hin, dass er zur Verfolgung des Stuhlgangs bei Menschen mit Reizdarmsyndrom oder anderen Darmbeschwerden eingesetzt werden könnte.

Bei einem weiteren Test wurde der Sensor auf den Rücken einer Honigbiene geklebt und dann in eine kontrollierte Umgebung entlassen. Das Team konnte sowohl seine Bewegungen als auch seine Ausrichtung unabhängig von seiner Geschwindigkeit genau verfolgen. Sie kommen zu dem Schluss, dass ihr Sensor für eine Vielzahl medizinischer Anwendungen nützlich zu sein scheint. Es sind noch viel mehr Tests erforderlich, um sicherzustellen, dass es sicher ist, bevor Versuche am Menschen durchgeführt werden können.

Mehr Informationen: Bernhard Gleich et al., Miniatur-magnetomechanische Resonatoren für die drahtlose Verfolgung und Erfassung, Wissenschaft (2023). DOI: 10.1126/science.adf5451

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