Acronim: MEDISENS
Titlul proiectului:
Microsenzori magnetici implantabili pentru aplicatii medicale

Durata proiectului:
36 luni (2009 - 2011)

Autoritatea contractanta:
CNMP – Centrul National de Management Programe

Contractor:
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Tehnica – IFT Iasi

Director de proiect:
Dr. Tibor-Adrian Ovari
INCDFT-IFT Iasi
Tel: 0232-430680 / Fax: 0232-231132 / E-mail: taovari@phys-iasi.ro

Rezumatul proiectului:

Proiectul vizeaza realizarea unor prototipuri de microsenzori ce utilizeaza microfire magnetice nanostructurate ca elemente sensibile pentru aplicatii medicale. Constituie noutate atat solutia aleasa - materialele si principiile de functionare (efectul magneto-impedantei gigant, antena inteligenta) - cat si aplicatiile medicale avute in vedere pentru microsenzori, respectiv detectia semnalelor biomagnetice extrem de mici, cu aplicatii in magneto-cardiografie, si detectia si monitorizarea la distanta a tensiunilor mecanice si temperaturii din implanturi si organe. Obiectivul asociat il reprezinta experimentarea si verificarea prototipurilor de microsenzori realizati in aplicatii preclinice si clinice.

Valoare totala: 1.950.000 RON

Obiectivele proiectului:

Proiectul implica un program de activitate multidisciplinar, care presupune tehnologie de fabricare a materialelor, studii structurale si magnetice ale acestora, inclusiv de stabilitate a proprietatilor in urma procesarii specifice realizarii microsenzorilor, studiul teoretic si experimental al principiilor de utilizare a materialelor realizate ca elemente sensibile in microsenzori, proiectarea si realizarea circuitelor electronice pentru acestia, precum si proiectarea, realizarea si experimentarea microsenzorilor pentru aplicatii medicale.

Obiectivul principal al acestei propuneri de proiect il constituie realizarea unor prototipuri de microsenzori ce utilizeaza microfirele magnetice nanostructurate (MMN) ca elemente sensibile pentru urmatoarele aplicatii medicale:

(1) retele de microfire pentru detectia semnalelor biomagnetice extrem de mici, cu aplicatii in magneto-cardiografia la temperatura ambianta;
(2) microsenzori pentru detectia si monitorizarea de la distanta a tensiunilor mecanice si a temperaturii din implanturi si organe.

Ca obiectiv asociat ne-am propus experimentarea si verificarea prototipurilor de microsenzori realizati in aplicatii preclinice si clinice.

Obiectivele specifice necesare a fi realizate pentru atingerea obiectivului principal si a celui asociat sunt:

I. Realizarea unei noi tehnologii pentru prepararea MMN cu proprietati controlate si a tehnologiei de functionalizare a acestora ca materiale biocompatibile. Accentul major va fi pus pe reproductibilitatea dimensiunilor si proprietatilor esantioanelor tinand cont de specificatiile prototipurilor de microsenzori ce urmeaza a fi realizati.
II. Studiul relatiei dintre caracteristicile structurale (compozitie, dimensiunile nanograuntilor, cuplajul magnetic dintre nanograunti prin intermediul matricei amorfe) pe de o parte si proprietatile magnetice (magnetizare la saturatie, coercitivitate, temperatura Curie, magnetostrictiune, anizotropia magnetica) pe de alta parte. Se are in vedere elaborarea unei solutii noi pentru analiza complexa a proprietatilor magnetice in regim static, respectiv dinamic, si corelarea rezultatelor obtinute prin aceasta metoda cu rezultatele analizei structurale.
III. Studiul teoretic si experimental al efectelor care constituie principiile de functionare ale microsenzorilor propusi pentru aplicatiile medicale:
a. efectul magneto-impedantei gigant in MMN;
b. polarizarea electrica dependenta de structura magnetica (antena inteligenta) in diferite conditii de tensionare mecanica sau deformare, de presiune sau temperatura.
Rezultatele acestui studiu vor fi utilizate la optimizarea sensibilitatii microsenzorilor in functie de factorii externi. O atentie aparte va fi acordata studiului zgomotului magnetic intrinsec din MMN in vederea determinarii celei mai mari rezolutii de detectie ce poate fi obtinuta.
IV. Realizarea unor sisteme hibride formate din MMN si circuite cu zgomot extrem de redus si a unor sisteme de masura la distanta pentru microsenzorii medicali propusi. Studiul stabilitatii structurale, mecanice si magnetice a MMN in urma prelucrarii pentru realizarea sistemelor hibride si a realizarii contactelor electrice necesare.
V. Proiectarea si realizarea prototipurilor de microsenzori pentru detectia semnalelor biomedicale:
a. retele de microfire pentru detectia semnalelor biomagnetice extrem de mici;
b. microsenzori pentru detectia si monitorizarea la distanta a tensiunilor mecanice si a temperaturii din implanturi si organe.
Se va avea in vedere realizarea unei camere ecranate magnetic pentru experimentarea si verificarea prototipului de microsenzor pentru detectia semnalelor biomagnetice extrem de mici.
VI. Experimentarea si verificarea prototipurilor de microsenzori realizati in aplicatii preclinice si clinice. Microsenzorii implantabili vor fi experimentati in aplicatii preclinice (microsenzorii pentru detectia si monitorizarea la distanta a tensiunilor mecanice si a temperaturii din implanturi si organe), in timp ce microsenzorii neimplantabili vor fi experimentati si verificati in aplicatii clinice (microsenzorii pentru detectia semnalelor biomagnetice extrem de mici cu aplicatii in magneto-cardiografia la temperatura ambianta).

Consortiu:

• Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Tehnica – IFT Iasi (Coordonator)
• Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi” Iasi – Facultatea de Inginerie Electrica, Energetica si Informatica Aplicata (Partener 1)
• Universitatea de Medicina si Farmacie „Gr. T. Popa” Iasi – Facultatea de Bioinginerie Medicala (Partener 2)

Rezultate:

Articole publicate şi acceptate pentru publicare realizate pe baza rezultatelor obtinute in anul 2009 la acest proiect:

• Domain Wall Propagation in Nanocrystalline Glass-Coated Microwires - IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 45, NO. 10, OCTOBER 2009, pp. 4286 – 4289
• Magnetization process and GMI effect in as-cast nanocrystalline microwires - IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 46, apare Feb. 2010.
• Surface Magnetization Processes in Amorphous Microwires - IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 46, apare Feb. 2010.