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Energietransferverfahren Geräte berührungslos mit Energie versorgen

| Redakteur: Kathrin Schäfer

Als mikroelektronische Implantate übernehmen Sensoren, Medikamentendosiersysteme oder Infusionspumpen mehr und mehr Diagnose- und Therapieaufgaben. Forscher des Fraunhofer IKTS haben jetzt ein Modul entwickelt, um diese ferngesteuert mit Energie versorgen.

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Seit mehr als 50 Jahren geben Schrittmacher dem Herzen den Takt vor. Seither ist die Entwicklung bei mikroelektronischen Implantaten rasant fortgeschritten, sie sind immer kleiner und technisch ausgefeilter geworden.

Der Trend geht hin zu miniaturisierten, intelligenten Systemen, die Therapie- und Diagnosefunktionen übernehmen. Künftig werden beispielsweise implantierbare Sensoren Blutzuckerspiegel, Blutdruck oder die Sauerstoffsättigung von tumorösem Gewebe messen und die Patientendaten anschließend per Telemetrie übertragen. Medikamentendosiersysteme und Infusionspumpen wiederum sollen gezielt medizinische Wirkstoffe im Körper freisetzen und so Nebenwirkungen verringern.

Problem Energieversorgung

All diese Entwicklungen setzen sich aus Sensoren, Aktoren, Signalverarbeitungseinheiten und der Steuerungselektronik zusammen – und hier liegt auch das Problem: Sie müssen mit Energie versorgt werden. Akkus scheiden aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer meistens aus – schließlich bleiben die Implantate jahrelang im Körper. Derzeit kommen meist radiowellenbasierte (HF) und induktive Systeme zum Einsatz. Diese weisen jedoch lage-, positions- und bewegungsbedingte Wirkungsgradunterschiede auf und sind zudem oft in ihrer Reichweite beschränkt.

Strom drahtlos übertragen

Ein neues Energietransferverfahren soll künftig die Einschränkungen der bisherigen Methoden umgehen. Forschern am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Hermsdorf ist es gelungen, Strom drahtlos von einem tragbaren Sendermodul zu einem mobilen Generatormodul – dem Empfänger – zu übertragen. „Das Transfermodul in Form eines Zylinders ist so klein und kompakt, dass es sich am Gürtel befestigen lässt“, sagt Dr. Holger Lausch, Wissenschaftler am IKTS.

Der Sender stellt eine elektrische Leistung von über 100 Milliwatt bereit und hat eine Reichweite von etwa 50 Zentimeter. Der Empfänger kann sich also fast überall im Körper befinden. „Mit unserem tragbaren Gerät können wir berührungslos Implantate, Medikamentendosiersysteme und andere medizintechnische Anwendungen ferngesteuert mit Energie versorgen – etwa schluckbare Videoendoskopiekapseln, die den Magen-Darm-Trakt durchwandern und Bilder vom Körperinneren nach außen senden“, so Lausch.

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