Healthcare-Archiv - QSens https://www.qsens.org/projectcategory/healthcare/ The power of quantum sensing Tue, 20 Jan 2026 12:08:06 +0000 de hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.9.4 QHMI — Mensch-Maschine-Schnittstelle https://www.qsens.org/project/qhmi-mensch-maschine-schnittstelle/ Thu, 02 May 2024 08:41:00 +0000 https://www.qsens.org/?post_type=project&p=1887 Der Beitrag QHMI — Mensch-Maschine-Schnittstelle erschien zuerst auf QSens.

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QHMI2 — Neue Technologie zur Erfassung von Körpersignalen des Menschen

Ziel des Verbundes ist es eine neuartige Technologie auf Basis von Quantensensoren zu erforschen, die als eine alltagstaugliche Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine genutzt werden kann. Mensch-Maschine-Schnittstellen sind ein hochfrequentierter Bestandteil unseres täglichen Lebens sowohl im Privaten sowie im Arbeitsumfeld und der Medizin geworden. Quantensensortechnologie birgt das Potential, sehr schwache Magnetfelder, die durch elektrische Zellphänomene im Körper erzeugt werden, zu erfassen und zu nutzen.

Ziel des QSens-Clusters ist die nachhaltige wissenschaftliche, wirtschaftliche und gesellschaftliche Standortstärkung mit einzigartigen Technologien und Knowhow. QHMI ist der Mensch-Maschine-Forschungsverbund im Cluster. An Hand eines Gehirn-Computer-Demonstrators und eines Muskel-Prothesen-Demonstrators wird eine erstmalige Miniaturisierung des neuartigen Sensorsystems gezeigt.

Die Miniaturisierung eines neuartigen diamantbasierten Quantensensors

Im Verbund QHMI wird erstmalig diese neuartige Sensortechnologie für menschbezogene Anwendungen analysiert und demonstriert. Unterschieden wird hier eine Konfiguration für die Erfassung von Nervenaktivitäten am Gehirn und für Muskelaktivitäten am Arm. Die neu erforscht und entwickelten, hochempfindlichen Sensoren basieren auf Diamant.

Das Ziel: Prothesen ohne Kontakt durch die Messung von Magnetfeldern, die durch Muskeln generiert werden, zu steuern

Diese Magnetfeldtechnologie ermöglicht neu die Verwendung dieser empfindlichen Messtechnik unter Alltagsbedingungen, so dass keine abgeschirmte Laborumgebung mehr notwendig ist. Das erwartbar große Knowhow und wirtschaftliche Potential für Life-Science und Consumerprodukte wird durch die Forschungsexpertisen der Universität Stuttgart, der Hahn Schickard–Gesellschaft, der Fraunhofer-Gesellschaft im engen Verbund mit den Technologieunternehmen Bosch, Q.ANT und Ottobock zusammen mit der Universitätsmedizin der Charité geprägt und regional in Querschnittsaktivitäten des Verbundes QSens verankert.

DAS TEAM

University of Stuttgart

Prof. Dr. Jens Anders

Director of the Institute of Smart Sensors
Spokesman for QSens

Fraunhofer IPA

Dr. Med. Urs Schneider

Scientific Director for Bioproductio and Biomedical Engineering

Fraunhofer IPA

Dr. LEonardo Gizzi

Head of Research for Applied Biomechanics and Biosignals Sensing

Ottobock

Dr.-Ing. Jose González

Head of Research Hub Germany

University of Stuttgart

Prof. Dr. Jörg Wrachtrup

Head of Department
(3rd Physic Institute)

Q.ANT GmbH

Dr. rer. nat. Michael Förtsch

Chief Executive Officer (CEO)

Hertie Institute

Nadja Knoke

Bachelor Student & Accident Patient

University of Tübingen

Prof. Dr. Markus Siegel

Director, Dept. of Neural Dynamics & MEG
Hertie Institute for Clinical Brain Research (HIH)

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]]> QFOR — Forschung – NV-basierte Messung des Vektorfelds der magnetischen Flussdichte in Magnetresonanz-Systemen https://www.qsens.org/project/qfor-forschung-nv-basierte-messung-des-vektorfelds-der-magnetischen-flussdichte-in-magnetresonanz-systemen/ Tue, 23 Apr 2024 08:48:13 +0000 https://www.qsens.org/?post_type=project&p=1902 Der Beitrag QFOR — Forschung – NV-basierte Messung des Vektorfelds der magnetischen Flussdichte in Magnetresonanz-Systemen erschien zuerst auf QSens.

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QFOR Quantensensoren in der Forschung – NV-basierte Messung des Vektorfelds der magnetischen Flussdichte in Magnetresonanz-Systemen

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines hochgenauen Quanten-Vektor-Magnetfeldsensors, der in der Lage ist, Magnetfelder mit einer Empfindlichkeit von wenigen Nanotesla zu messen – also etwa einem Tausendstel des Erdmagnetfeldes – und Magnetfeldverläufe in Magnetresonanztomographen (MRT) bei laufendem Betrieb räumlich aufgelöst zu kalibrieren. Das wissenschaftliche Ziel des Projektes ist es, ein hochpräzises Messinstrument basierend auf Stickstofffehlstellen in Diamanten (NV-Zentren), welches die dreidimensionale Quantifizierung des Vektorfelds der magnetischen Flussdichte B und dessen räumlicher Ableitung mit höchster Präzision und hoher zeitlicher Auflösung ermöglicht, zu erforschen und laborprototypisch zu realisieren.

Die wissenschaftliche Forschung erfolgt unter besonderer Berücksichtigung der Anforderungen an eine Integration in Magnetresonanz (MRT)- und Elektronenspinresonanz (ESR)-Tomographen, mit dem Ziel, typische Störgrößen (Drifts des statischen Magnetfelds mit der Temperatur (), physiologische Effekte (Atmung, Herzschlag: ), Schaltung von Gradienten (kHz-Bereich) und Hochfrequenzfeldern (MHz-Bereich)) des Vektorfelds dynamisch bis mindestens zur dritten Ordnung (16 Sensoren) zu quantifizieren und entsprechende Korrekturalgorithmen zu entwickeln.

Hintergrundinfo

Das globale Marktvolumen von Magnetresonanztomographen (MRTs) wird 2021 auf etwa 6 Mrd EUR geschätzt. MRT ist für viele diagnostische Fragestellungen die Methode der Wahl. In der Magnetresonanztomographie wird keine gewebeschädliche Strahlung verwendet und der exzellente Weichteilkontrast ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen in fast allen klinischen Bereichen. Ein wesentlicher Nachteil moderner MRTs resultiert aus der aufwendigen benötigten Kalibrierung der Geräte, die für die Qualität der Bilder ausschlaggebend ist, und die langen Aufnahmezeiten. Heute werden MRTs ab Werk mit einfachen klassischen Magnetfeldsensoren kalibriert. Wäre es möglich, die Magnetfelder auch bei laufendem Betrieb kontinuierlich zu messen, ließe sich die Bildqualität als auch die zeitliche Auflösung substantiell verbessern. Mit dem Ziel der Entwicklung eines hochgenauen Quanten-Vektor-Magnetfeldsensors soll die Qualität von MRTs drastisch gesteigert werden. Unser Lösungsansatz beruht auf der pinken Tönung von Diamanten. Diese stammt von besonderen Verunreinigungen des Kristallgitters, die sich nach den Gesetzen der Quantenmechanik verhalten und hochempfindlich auf externe Magnetfelder reagieren. Das besondere an den Verunreinigungen im Diamant ist, dass externe Magnetfelder die Intensität der Tönung direkt beeinflussen. Mithilfe trickreicher quantenmechanischer Messsequenzen, ähnlich jenen, die in Prototypen von Quantencomputern zum Einsatz kommen, lassen sich auf diese Weise Magnetfelder sehr schnell und mit hoher Genauigkeit messen. Dies nutzen wir aus, um Magnetfelder von MRTs in Echtzeit zu kalibrieren. Wir wollen die verbesserte MRT Bildgebung nicht nur als Feature der nächsten Generation von MRT Geräten kommerzialisieren, sondern auch als Upgrade bereits installierter Systeme in Kliniken zum Einsatz bringen.

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]]> QMRI https://www.qsens.org/project/qmri/ Tue, 23 Apr 2024 08:45:00 +0000 https://www.qsens.org/?post_type=project&p=1897 Der Beitrag QMRI erschien zuerst auf QSens.

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QMRI — Quantum-Enhanced Metabolic MRI

Das Projekt zielt auf die Entwicklung eines (Ultra-)Niederfeld-MRT-Systems (U(LF)-MRT) ab, das eine quantenbasierte metabolische Bildgebung zur personalisierten Diagnose und Therapiekontrolle direkt am Point of Care ermöglicht. Ein Demonstrator zur metabolischen Gehirnbildgebung nach Schlaganfall zeigt das Potenzial für eine frühzeitige und gezielte Behandlung in mobilen Stroke Units.

Der technologische Schwerpunkt liegt auf der quantenverstärkten MRT (QuE-MRT) bei Magnetfeldstärken von etwa 50 mT, der Entwicklung innovativer Signal-Kodierungskonzepte sowie der Nutzung NV-basierter Magnetfeldsensoren zur präzisen Vektormessung. Durch die Kombination dieser Ansätze wird die Translation der metabolischen Bildgebung auf portable U(LF)-MRT-Systeme für den praktischen medizinischen Einsatz vorangetrieben.
Magnet demonstrator
Das Projekt ermöglicht metabolische Bildgebung am Point of Care für personalisierte Diagnose und Therapiekontrolle und verbessert den Zugang der Patient:innen zu fortschrittlichen Diagnostikmethoden. Es bietet hohes Marktpotenzial für mobile, applikationsspezifische MRT-Systeme sowie QuE-MRT–basierte Plattformen zur longitudinalen Überwachung metabolischer Prozesse. Die Verwertung kann über komplette Systeme oder OEM-Komponenten wie NV-Sensormodule und dedizierte PoC-Geräte erfolgen.

DAS TEAM

University of Stuttgart

Prof. Dr. Jens Anders

Director of the Institute of Smart Sensors
Spokesman for QSens

University of Ulm

Prof. Dr. rer. nat. Volker Rasche

Spokesperson Ulm University Center for Translational Imaging

NVision

Dr. Ilai Schwartz

Co-Founder & CTO

Q.ANT GMBH

Dr. Robert Rölver

Vice President Sesing

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]]> QMED-2-PHIP-NMR — biomedizinische Diagnostik https://www.qsens.org/project/qmed-2-phip-nmr-biomedizinische-diagnostik/ Tue, 23 Apr 2024 08:43:16 +0000 https://www.qsens.org/?post_type=project&p=1891 Der Beitrag QMED-2-PHIP-NMR — biomedizinische Diagnostik erschien zuerst auf QSens.

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QMED-2-PHIP-NMR — Quantum NMR for Drug Discovery

Das Projekt QMED-2-PHIP-NMR hat das Ziel, die strukturbasierte Wirkstoffforschung zu beschleunigen, indem es die bisherigen Grenzen der Empfindlichkeit und des Durchsatzes in der NMR-Spektroskopie überwindet. Durch den Einsatz quantenverstärkter Hyperpolarisationsverfahren und paralleler Detektion soll NMR zu einem schnellen, praxisnahen Werkzeug für die pharmazeutische Forschung werden.

Im Zentrum steht die Entwicklung und Integration der Parawasserstoff-induzierten Polarisation über den Nuclear Overhauser Effect (PHIP-NOE), um die NMR-Signalstärke um bis zu das 100-Fache zu erhöhen. Ergänzend werden skalierbare On-Chip-NMR-Spektrometer zur gleichzeitigen Analyse mehrerer Proben implementiert – als Grundlage einer quantenverbesserten Hochdurchsatz-NMR-Plattform der nächsten Generation.Oberflächenbehandlungen optimiert, um zuverlässige, hochauflösende Messungen für die Materialwissenschaft zu ermöglichen.
Accelerating fragment-based drug discovery
Die skalierbare Hochdurchsatz-NMR-Plattform beschleunigt die frühe Phase der Arzneimittelentwicklung und verringert Zeit- und Ressourcenaufwand bei SAR-Studien erheblich. Darüber hinaus eröffnet die Technologie neue Anwendungsmöglichkeiten in der biomolekularen Forschung und Metabolomik und bietet hohes wirtschaftliches Potenzial durch Lizenzierung und den Vertrieb innovativer NMR-Lösungen.

DAS TEAM

University of Stuttgart

Prof. Dr. Jens Anders

Director of the Institute of Smart Sensors
Spokesman for QSens

NVision

Dr. Ilai Schwarz

Co-Founder & CTO

University Ulm

Prof. Dr. Martin Plenio

Director of the Institute of Theoretical Physics

Boehringer Ingelheim Pharma

Martin C. Lenter

Director of Target Discovery Sciences

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]]> QMED2-NVEPR — biomedizinische Diagnostik https://www.qsens.org/project/qmed2-nvepr-biomedizinische-diagnostik/ Tue, 23 Apr 2024 08:42:42 +0000 https://www.qsens.org/?post_type=project&p=1889 Der Beitrag QMED2-NVEPR — biomedizinische Diagnostik erschien zuerst auf QSens.

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QMED-2-NVEPR — Quantum-Enhanced EPR Spectroscopy

QMED-2-NVEPR entwickelt Quantensensoren auf Basis von Stickstoff-Vakanzzentren (NV-Zentren) in Diamant für ultraempfindliche Elektronen-Spinresonanz (EPR)-Spektroskopie in der biomedizinischen Diagnostik. Aufbauend auf QMED‑1 wird ein Demonstrator für bioanalytische Anwendungen erstellt, der Point-of-Care-Diagnostik, Differenzialdiagnostik und personalisierte Medizin durch die Detektion neuartiger Biomarker ermöglicht.

Die Forschung konzentriert sich auf NV-Relaxometrie und EPR-Spektroskopie, einschließlich Probenvorbereitung, Funktionalisierung und Zuordnung metabolischer Signalwege. Es werden neuartige Diamantsensorchips, Laser- und Schnittstellenelektronik sowie Mehrkanal-Skalierungskonzepte entwickelt, um die Empfindlichkeit zu erhöhen und kompakte, energieeffiziente Geräte zu realisieren. Die Module fließen in den Demonstrator ein, mit dem Protein- und Genomsequenzen getestet werden.
QMED-2-NVEPR nutzt NV-basierte EPR-Spektroskopie und Relaxometrie, um eine ultraempfindliche, kompakte und kosteneffiziente Detektion weit über herkömmliche EPR-Methoden hinaus zu ermöglichen. Die Technologie bietet einen Durchbruch in der biomedizinischen und pharmazeutischen Diagnostik, Qualitätssicherung und personalisierten Medizin mit hoher Spezifität und Sensitivität. Damit wird der Weg für breit einsetzbare Point-of-Care- und industrielle Anwendungen geebnet.

DAS TEAM

University of Stuttgart

Prof. Dr. Jens Anders

Director of the Institute of Smart Sensors
Spokesman for QSens

University of Stuttgart

Prof. Dr. Anke Krüger

Institute of Organic Chemistry

University of Stuttgart

Prof. Dr. Jörg Wrachtrup

Head of Department
(3rd Physic Institute)

Noxygen Science Transfer & Diagnostics GmbH

Dr. Bruno Fink

CEO

University of Ulm

Prof. Dr. Fedor Jelezko

Direktor of Institut of Quantum Optik

Q.ANT GmbH

Dr. rer. nat. Michael Förtsch

Chief Executive Officer (CEO)

NVision

Dr. Ilai Schwartz

Co-Founder & CTO

Robert Bosch GmbH

Eckhard Wehrse

Research Engineer

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