Technik

Mini-Kernspintomograf enträtselt Eisbohrkerne

Forscher entwickeln kleine, mobile Magnetresonanz-Spektrometer

Forschungsstandort Antarktis © NOAA

Bei Kernspintomografen denkt man an riesige und teure Geräte, die in Krankenhäusern stehen. Dass es auch anders geht, haben nun Fraunhofer-Forscher gezeigt. Sie haben kleine, tragbare Geräte entwickelt, so genannte „Kea NMR Moles“, die ihre Dienste vor Ort leisten: etwa bei der Untersuchung von Eisbohrkernen in der Antarktis.

Die Magnetresonanz-Spektroskopie erlaubt tiefe Einblicke: In die atomare Struktur eines Biomoleküls oder in das Gewebe eines Patienten. In der Medizin ist die Kernspintomografie eines der wichtigsten Bildgebungsverfahren. Kernspintomografen haben jedoch wesentliche Nachteile: Die Geräte sind extrem teuer, groß und lassen sich kaum transportieren.

Wissenschaftler aus dem Team „Magnetische Resonanz“ am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in Sankt Ingbert haben die Magnetresonanz-Spektroskopie, auch Kernspintomografie genannt, nun mobil gemacht. Zusammen mit der neuseeländischen Firma Magritek entwickelte sie kleine und transportable Geräte.

Starke Dauermagneten verwendet

Den Kern der Technologie erklärt Frank Volke: „Anstelle der großen supraleitenden Magneten, die mit flüssigem Helium und Stickstoff gekühlt werden müssen, sind in unseren Geräten besonders starke Dauermagneten eingebaut. Eine Kühlung ist nicht mehr notwendig.“ Die Voraussetzung: Mehrere Dauermagneten sind so angeordnet, dass sich die magnetischen Feldlinien überlagern und dabei ein homogenes Feld bilden.

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Auf diese Weise ist es den Entwicklern gelungen, kleine, kostengünstigere und vor allem tragbare Magnetresonanz-Spektrometer zu entwickeln, die sich auch mit Batterien betreiben lassen.

Ein portables Magnetresonanz-Spektrometer (hinten rechts) erlaubt Untersuchungen direkt vor Ort. Der Magnet ist im kreisrunden Sockel (im Vordergrund) untergebracht. © Fraunhofer IBMT

Einsatzmöglichkeiten in Medizin, Geo- oder Ernährungswissenschaften

Mediziner und Forscher profitieren von den mobilen NMR-Geräten im Trageformat: In der Antarktis sind die ersten „Kea NMR Moles“ bereits im Einsatz, um Umwelteinflüsse in der Eisstruktur oder Eisbohrkerne zu untersuchen. Weitere Anwendungen: Während der Produktion können die Geräte wichtige Daten liefern – direkt und online.

Bei der Herstellung von Wurst, Käse oder Süßigkeiten ermitteln sie etwa den Fett- oder Wassergehalt der Nahrungsmittel. Oder die Spektrometer messen die Feuchtigkeit von Materialien, charakterisieren die molekulare Struktur von Polymeren, bestimmen die Qualität von Bäumen zur Holzproduktion.

(idw – Fraunhofer-Gesellschaft, 03.07.2008 – DLO)

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