Stromversorgung

Amagnetische Batterie für die Herzbildgebung

19. Mai 2020, 09:53 Uhr   |  Dr. Jürgen Heydecke

Amagnetische Batterie für die Herzbildgebung
© Jauch

Lithium-Polymer-Batterie mit Ableiter aus Kupfer

Jauch Quartz entwickelte für Start-up Batterie-Ableiter aus Kupfer

Für das 2017 gegründete Start-up northh medical beginnt die Früherkennung von angeborenen Herzfehlern bereits im Mutterleib. »Insbesondere in den letzten Schwangerschaftswochen stößt die Herzbildgebung bei einer normalen Ultraschalluntersuchung an ihre Grenzen«, sagt Dr. Christian Ruprecht, einer der Gründer. Aus diesem Grund haben es sich das Unternehmen zur Aufgabe gemacht, die Herzbildgebung via Kernspintomographie (MRT) verbessern.

Das MRT-Verfahren eignet sich im Grunde hervorragend zur Darstellung von Organen. Doch wer schon einmal selbst in der MRT-Röhre lag, wird sich an die Anweisung des Radiologen erinnern: »Während der 10-minütigen Untersuchung auf keinen Fall bewegen!«

Tatsächlich ist die Bildgebung via MRT sehr langsam, sodass jede Bewegung die Qualität des erzeugten Bildes beeinträchtigt. Weil ein pochendes Herz jedoch per definitionem permanent in Bewegung ist, erweist sich dessen Darstellung im MRT bis dato als schwierig.

Blick in das fetale Herz

Genau hier setzt northh medical mit seinem Produkt an. »Smart sync synchronisiert den Herzschlag des Fötus mit dem MRT. Das ermöglicht eine Darstellung des Herzens in deutlich besserer Qualität als bisher«, so Ruprecht. Dies ermögliche erstmalig eine diagnostische Bildqualität mit dem MRT mit dem angeborene Herzfehler diagnostiziert werden könnten.  

Im ersten Schritt ermittelt das Gerät mithilfe einer Ultraschallsonde die Herzfrequenz des Fötus. Der Schallkopf ist über ein Kabel mit der »Sensor Box« verbunden, die die Signale aufnimmt, verarbeitet und via Funk an die »Connector Box« übermittelt. Sie bildet also die Schnittstelle zum MRT-Gerät. Über sie werden die Informationen zur Herzfrequenz ins Bildgebungsverfahren eingespeist.

Die Suche nach der richtigen Batterie

In der Entwicklung gab es für das junge Unternehmen einige Hürden zu überwinden. Insbesondere die Suche nach der richtigen Batterie gestaltete sich als schwierig. »Wir haben sehr lange gesucht, bis wir mit der Jauch Quartz GmbH schließlich den passenden Partner gefunden haben«, sagt Ruprecht.

Dabei erscheinen die Anforderungen von northh auf den ersten Blick nicht allzu ausgefallen: ein leistungsfähiger Lithium-Polymer-Akku mit intelligenter Ladestandsanzeige und entsprechender Schutzelektronik. Das Problem:  Für den Einsatz im MRT muss die Batterie zu 100% amagnetisch sein.  

»Das MRT erzeugt ein starkes Magnetfeld. Jedes magnetische Objekt und sei es noch so klein, stört das Bildgebungsverfahren ganz erheblich«, sagt Ruprecht. Eine amagnetische Batterie ist für die Gerät deshalb ein absolutes Muss. 

Doch welche Bestandteile einer Lithium-Polymer-Batterie sind überhaupt magnetisch? Auch hier lohnt es sich, genauer hinzusehen: Das Gehäuse einer Lithium-Polymer-Batterie besteht aus tiefgezogener Aluminiumfolie und ist ebenso wenig magnetisch wie die Elektrodenmaterialien, die auf hauchdünne Aluminuim- beziehungsweise Kupferfolie pastiert werden. Auch bei Kupfer handelt es sich um ein amagnetisches Metall.

Kupfer statt Nickel

Der Teufel steckt im Detail, genauer gesagt in den Ableitern. Diese sind häufig aus magnetischem Nickel gefertigt. In anderen Anwendungen ermöglicht das Nickel ein einfaches Auflöten der Schutzelektronik, für die Anforderungen von northh ist seine Verwendung jedoch ein absolutes K.O.-Kriterium. Daher ersetzte Jauch die Nickel-Ableiter durch solche aus Kupfer. Das hört sich vielleicht einfach an, erfordert in der Produktion aber einiges an Fingerspitzengefühl. Denn das Schweißen von Kupferableitern auf Aluminiumfolie ist ein schwieriger Prozess.

Zusätzlich zu den Ableitern müssen auch die Verbindungen zwischen den Zellen des Akkupacks sowie sämtliche Widerstände und MOSFETs der Schutzelektronik komplett amagnetisch sein. Am Ende dieser anspruchsvollen Entwicklung steht ein Akku mit zwei seriell verschalteten Lithium Polymer Zellen (4161132) mit einer Spannung von 7,4 Volt und einer Kapazität von 4.200 mAh. 

Der Autor

Dr. Jügen Heydecke ist Technical Director Battery Solutions der Jauch Quartz GmbH

Genannte Unternehmen

northh medical, Jauch Quartz

Schlagworte

Herzbildgebung, MRT, Stromversorgung, Batterie

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