. WINZIGE SOLARZELLEN UNTER DER HAUT KÖNNTEN HERZSCHRITTMACHER UND ANDERE IMPLANTATE ANTREIBEN - TECHNOLOGIE

Winzige Solarzellen unter der Haut könnten Herzschrittmacher und andere Implantate antreiben

Herz in der Sonne
CC BY 2.0 Neal Fowler

Ein typischer Schrittmacher könnte durch Solarzellen mit einer Größe von nur 3, 6 Quadratzentimetern angetrieben werden, die unter die Haut implantiert werden könnten, wodurch die Notwendigkeit eines regelmäßigen Batteriewechsels vermieden wird.

Medizinische Implantate wie Herzschrittmacher können die Lebensdauer eines Patienten erheblich verlängern, erfordern jedoch auch regelmäßige Operationen, um die Batterie auszutauschen. Neuere Forschungen eines Schweizer Teams haben jedoch ergeben, dass diese Batteriewechsel nicht nur durch den Einsatz kleiner Solarzellen vermieden werden können, die unter die Haut des Patienten implantiert werden, sondern dass die Solarzellen auch in der Mitte viel Strom für die medizinischen Implantate erzeugen können des Winters.

Obwohl von verschiedenen Forschungsgruppen vorgeschlagen wurde, medizinische Implantate mit Solarzellen zu versorgen, und Prototypen gebaut wurden, blieb die Frage unbeantwortet, ob durch subkutane Solarzellen das ganze Jahr über tatsächlich genug Strom erzeugt werden kann oder nicht. Die Ergebnisse des Schweizer Forscherteams, das kürzlich in der Zeitschrift Annals of Biomedical Engineering veröffentlicht wurde, deuten jedoch darauf hin, dass es tatsächlich möglich ist, Herzschrittmacher und andere medizinische Implantate mit geringer Leistung mit Sonnenenergie zu versorgen Quadratzentimeter.

"Elektronische Implantate werden in der Regel batteriebetrieben, selten mit einem wiederaufladbaren Akku, der wiederholt aufgeladen werden muss, oder mit einem Primärakku, bei dem ein Implantatwechsel erforderlich ist, wenn der Akku leer ist. Tatsächlich erfolgt der Implantatwechsel aufgrund eines leeren Akkus Diese Re-Interventionen verursachen Kosten und setzen den Patienten einem Risiko von Komplikationen aus. Darüber hinaus kann dies eine stressige Intervention für den Patienten sein wird die Größe eines elektronischen Implantats hauptsächlich vom Batterievolumen bestimmt, dh es könnte kleiner ausgelegt werden, wenn es nicht mit Primärbatterien ausgestattet ist. " - Energiegewinnung durch subkutane Solarzellen: Eine Langzeitstudie zur erzielbaren Energieerzeugung

Das Team baute tragbare Solarmessgeräte, mit denen die Leistung der Solarzellen, die von Freiwilligen über einen Zeitraum von sechs Monaten im Sommer, Herbst und Winter getragen wurden, kontinuierlich überwacht werden konnte. Um die Auswirkung der Abdeckung durch die Haut des Patienten auf die Sonnenleistung nachzubilden, wurden auch die Solarzellen der Geräte abgedeckt, jedoch mit optischen Filtern, die diese Abdeckung simulieren, was den Forschern die "ersten realen Validierungsdaten der Energiegewinnung" lieferte durch subkutane Solarzellen. "

Den Forschungsergebnissen zufolge konnten die in der Studie verwendeten kleinen monokristallinen Solarzellen (Wirkungsgrad 22%) "viel mehr" erzeugen als die typischen 5 bis 10 Mikrowatt, die typische Herzschrittmacher verwenden, selbst die niedrigste vom Geräte war durchschnittlich 12 Mikrowatt.

Da Solarzellen nur dann Strom erzeugen, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, wäre für den Betrieb eines medizinischen Implantats rund um die Uhr eine Batterie (oder ein "Akku", wie das Forschungspapier es nennt) erforderlich, da das Laden jedoch regelmäßig über das Sonnenlicht der Umgebung erfolgen würde Die Batterie für einen solarbetriebenen Schrittmacher könnte viel kleiner sein als derzeitige Optionen, was auch bedeutet, dass der Schrittmacher selbst viel kleiner sein könnte.

Die insgesamt erzielte mittlere Leistung reicht aus, um beispielsweise einen Herzschrittmacher vollständig mit Strom zu versorgen oder zumindest die Lebensdauer eines anderen aktiven Implantats zu verlängern. Durch die Verwendung von Energiegewinnungsgeräten wie Solarzellen zum Antreiben eines Implantats kann ein Austausch des Geräts und des Geräts vermieden werden Größe kann dramatisch reduziert werden. " - Lukas Bereuter, Hauptautor der Studie

Das Team schloss sein Forschungspapier mit der Feststellung, dass "mit wenigen Annahmen" die Ergebnisse der Studie "skaliert und auf jede andere mobile, solarbetriebene Anwendung am Menschen angewendet werden können".

Die vollständige Studie kann über die Annals of Biomedical Engineering abgerufen werden.