Die ersten Prototypen des photonischen Quantenmagnetfeldsensors Q.M 10 ermöglichen es, Biosignale in der Medizintechnik zu erfassen. Der neue Sensor misst feine elektrische Ströme und magnetische Felder im menschlichen Körper berührungslos und mit höherer Präzision als sein Vorgänger. Zu sehen war er auf der Fachmesse Compamed in Düsseldorf, wo ihn das Stuttgarter Start-up Q.Ant vorgestellt hat.
Quantensensor soll Grenzen des Möglichen in der Medizintechnik verschieben
Weil er Licht als Informationsträger auf neue Weise nutzt, eröffnet der Sensor Q.M 10 Forschern tiefere Einblicke in die Biosignale des menschlichen Körpers und verspricht, die Grenzen des Möglichen in der Medizintechnik zu erweitern. Zum Beispiel lassen sich Prothesen mit Gedankenkraft, fast wie natürliche Gliedmaßen, steuern.
In Zusammenarbeit mit dem Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA entwickelt Q.ant ein innovatives Prothesensensormodul. Auf der Messe war zu sehen, wie der Q.M 10 emulierte Muskelsignale innerhalb von Millisekunden in präzise Steuerbefehle für eine Handprothese umwandelt.
„Wenn wir uns bewegen wollen, sendet unser Gehirn über das zentrale Nervensystem kleine elektrische Signale an die Muskeln. Diese Signale entstehen sogar dann, wenn wir nur an eine Bewegung denken“, erklärt Michael Förtsch, CEO bei Q.ant. Jede Bewegung erzeuge dabei ein einzigartiges Muster von Muskelsignalen. „Der Q.M 10 kann diese Muster messen und aufzeichnen.“
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Mit dem Quantensensor die Prothese mit Gedanken steuern
Durch den Einsatz von Machine Learning lehren die Q.ant-Experten den Sensor, diese Signale zu verstehen. Daraufhin kann eine mit dem Sensor bestückte Prothese diese Muster erkennen und die entsprechende Bewegung ausführen. So können Menschen eine Prothese fast wie ein natürliches Körperteil steuern, was die Lebensqualität von Menschen mit Gliedmaßenverlust erheblich verbessert.
Der Q.M 10 wird nach Angaben des Start-ups ab April 2025 verfügbar sein und kann ab sofort vorbestellt werden. Bis Ende 2024 lädt Q.ant Forscher und Produktentwickler zur Teilnahme am „Q.M 10 Early Adopter Program“ ein. Frühzeitiger Zugang zu ersten Sensoren, gemeinsame Produktentwicklungsworkshops, KI-basierte Datenanalyse sowie individuelle Geschäftsmodelle ermöglichen einen Vorsprung vor dem offiziellen Marktstart des Q.M 10. „Der Q.M 10 markiert einen Wendepunkt in der medizinischen Sensorik“, sagt Förtsch. „Seine einzigartige Fähigkeit, ultrasensitive Messungen unter normalen Umgebungsbedingungen durchzuführen, macht ihn zu einem vielseitigen Instrument für zahlreiche Entwicklungsfelder und klinische Anwendungen.“
(Bild: Q.ant)
Zahlreiche medizinische Anwendungen für den Quantensensor denkbar
Als potenzielle Einsatzgebiete nennen die Entwickler:
- Prothetik – intuitive Steuerung von Prothesen durch präzise Muskelsignalerfassung
- Neurologie – Frühdiagnose und verbesserte Überwachung von Nervenstörungen
- Funktionsüberwachung – Überwachung und Diagnose von Muskelfunktionen
- Rehabilitationsforschung – exakte Analyse und Optimierung von Muskeltrainingsprotokollen
- Rückenmarksforschung – neue Ansätze in der Diagnostik und Therapie von Querschnittslähmungen
- Telemedizin – fortschrittliche Systeme zur Fernsteuerung medizinischer Geräte.
Der Q.M 10 ist nicht größer als ein Brillenetui, vereint Photonik und Quantenphysik zu einem leistungsstarken Werkzeug für die medizinische Forschung. Seine Sensitivität erlaubt es, Magnetfelder im Picotesla-Bereich zu erfassen – millionenfach schwächer als das Erdmagnetfeld. So steht die 10 in Q.M 10 für 10 pT.
Messungen erfolgen zuverlässig bei Raumtemperatur
Im Gegensatz zu anderen technischen Lösungen, die vergleichbare Empfindlichkeitsbereiche nur unter extremen Laborbedingungen erreichen, funktioniert der Q.M 10 zuverlässig bei Raumtemperatur. Diese Eigenschaft macht den Magnetfeldsensor empfindlich genug, um selbst feinste Muskelsignale in Nervenbahnen zu detektieren, ohne auf aufwendige Temperaturregulierung angewiesen zu sein. Zudem gewährleistet die magnetische Signalerfassung präzise Messungen auch unter realen Bedingungen, da sie weniger anfällig für Störungen durch Schweiß oder Haare ist.
„Unsere Kooperation mit dem Fraunhofer IPA beschleunigt den Transfer dieser Technologie vom Entwicklungszentrum in die klinische Praxis“, betont Michael Förtsch. „Wir laden Forscher ein, die vielfältigen Möglichkeiten des Q.M 10 für ihre spezifischen Forschungsgebiete zu erkunden und gemeinsam mit uns neue Anwendungen zu entwickeln.“
Über Q.ant
Das unabhängige Start-up Q.ant ist 2018 aus den Forschungslaboren des Ditzinger Unternehmens Trumpf hervorgegangen, das auf Lasertechnik spezialisiert ist. Das Start-up hat seinen Hauptsitz in Stuttgart. (op)
