Die magnetische Partikelverfolgung (englisch magnetic particle tracking, MPT) ist ein Verfahren zur Ortung, Positionsbestimmung und Bewegungsverfolgung magnetischer Objekte oder magnetisierbarer Partikel in Echtzeit. Das Verfahren basiert auf der Erfassung von Magnetfeldern, die entweder durch Permanentmagnete oder durch temporär aufmagnetisierte Eisenpartikel erzeugt werden. Es findet breite Anwendung in der Medizintechnik, Robotik, Strömungsmechanik, Materialforschung und industriellen Prozessüberwachung.
Grundlagen Magnetische Partikelverfolgung nutzt die Tatsache, dass bewegte oder ortsveränderte magnetische Quellen (wie Magnete oder magnetisierbare Partikel) detektierbare Veränderungen im umgebenden Magnetfeld verursachen. Diese Veränderungen werden durch empfindliche Magnetfeldsensoren gemessen und in Positions- und Bewegungsdaten umgewandelt.
Zwei Hauptansätze lassen sich unterscheiden:
Verfolgung von Permanentmagneten Bei diesem Verfahren wird ein kleiner Permanentmagnet (z. B. aus Neodym-Eisen-Bor) direkt mit dem zu verfolgenden Objekt verbunden. Die konstante Magnetisierung erzeugt ein stabil messbares Magnetfeld, das durch Sensoren im Raum detektiert werden kann.
Vorteile
Kein externer Magnetisierungsprozess erforderlich Hohe Signalstärke bei kompakter Bauform Echtzeitverfolgung mit geringem technischen Aufwand
Nachteile
Permanente Magnetfelder können andere Systeme stören Keine gezielte „Deaktivierung“ des Signals möglich
Anwendungen
Navigation von Kathetern und Endoskopen in der Medizintechnik Freisetzung von Medikamenten im Magen-/Darmbereich Überwachung von Magen-/Darmbewegungen zur medizinischen Diagnose, Magnetic Marker Monitoring Fingertracking in VR-/AR-Systemen Magnetisches Monitoring von Maschinenteile Überwachung Strömungsverhalten in Wirbelschicht- / Wirbelbett-Reaktoren
Verfolgung aufmagnetisierter Eisenpartikel Dieser Ansatz nutzt superparamagnetische Eisenoxidpartikel (SPIONs), die durch externe Magnetfelder kurzfristig magnetisiert werden. Während der Magnetisierung sind sie Ursache eines messbaren Magnetfeldes, das zu ihrer Verfolgung genutzt wird. Nach dem Entfernen des Magnetfeldes verlieren sie ihre Magnetisierung vollständig.
Vorteile
Keine permanente Magnetisierung – geringe Störwirkung Biokompatibel und sicher für In-vivo-Anwendungen Geringe Rückkopplungseffekte
Nachteile
Notwendigkeit eines externen Magnetfelds zur Aktivierung Schwächeres Signal im Vergleich zu Permanentmagneten
Anwendungen
Medikamententransport und Targeting (Drug Delivery) Durchflussmessungen in mikrofluidischen Systemen Magnetische Tracerdiagnostik Medizinische Bildgebung Magnetic Particle Imaging
Magnetisches Monitoring Das magnetische Monitoring ist ein übergeordneter Begriff für die kontinuierliche Überwachung technischer oder biologischer Prozesse mittels Magnetfeldsensorik. Häufig kommen dabei Permanentmagnete als Signalquellen zum Einsatz, die fest in das zu überwachende System integriert sind. Veränderungen im Magnetfeld durch Bewegung, Position oder Temperaturveränderungen lassen Rückschlüsse auf Systemzustände zu.
Anwendungsbeispiele
Zustandsüberwachung rotierender Maschinenteile Lagerüberwachung durch magnetische Indikatoren Überwachung von Körperbewegungen bei Rehabilitationsmaßnahmen
Sensorik Zur Detektion magnetischer Felder werden je nach Anwendungsfall verschiedene Sensortechnologien verwendet:
Hall-Sensoren GMR-/TMR-/AMR-Sensoren (magnetoresistiv) Fluxgate-Magnetometer SQUIDs (für extrem empfindliche Messungen) herkömmliche Spulen
Einzelnachweise
Kategorie:Partikelmesstechnik