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Mobile drahtlose Energieübertragung für Sensoren

Einem Forscherteam des Jenaer Unternehmens Triple Sensor Technologies GmbH ist es gelungen, ein Energietransferverfahren zu entwickeln, das Strom von einem mobil tragbaren Transfermodul zu einem Generatormodul überträgt. Das Modul hat eine Reichweite von bis zu 50 Zentimeter und kann eine elektrische Leistung von mehr als 100 Milliwatt zur Verfügung stellen. Mit dem skalierbaren System können in der Medizin-, Geräte- und Sensortechnik bereits verwendete, miniaturisierte Sensorik-, Aktorik- und Telemetriemodule betrieben werden.

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"Erstmalig ist es möglich, von einem am Gürtel tragbaren kleinen Gerät in den menschlichen Organismus soviel Energie zu übertragen und in einem miniaturisierten Generatormodul zur Verfügung zu stellen, dass bereits verwendete Video-Endoskopiekapseln bzw. medizintechnische Kleinstmotoren im Organismus batteriefrei und damit zeitlich unbegrenzt betrieben werden können", erklärt Holger Lausch, CEO von Triple Sensor Technologies im pressetext-Interview. "Die Magen-Darm-Passage dauert in der Regel nicht unter 20 Stunden. Herkömmliche Batterien garantieren jedoch nur Leistung zwischen zehn bis zwölf Stunden." Zudem sei die jeweilige 3D-Lage der Kapsel zum Energieüberträger unwichtig. "Bisher schaffen stationäre Systeme so etwas mit jeweils 90 Grad zueinander stehenden Spulen mit 40 bis 80 Zentimeter Durchmesser. Das bedeutet, dass der Patient in einer Art Käfig ausharren musste."

Die moderne Medizin setzt immer stärker auf patientenfreundlichere und risikoärmere Diagnose-, Therapie- und Operationsmethoden. "Bei den nicht- bzw. minimalinvasiven Methoden kommen immer mehr elektronische und elektromechanische Systeme zum Einsatz", erklärt Lausch. Neben den Video-Endoskopiekapseln, die sich autonom oder ferngesteuert durch die Speiseröhre, den Magen und den Dünn- und Dickdarm bewegen, werden auch zunehmend Diagnose- und Therapiekapseln mit Sensoren und Aktoren ausgestattet, um zielgenau platziert und bewegt werden zu können. In Entwicklung befinden sich komplexe Magen-Darm-Robotersysteme für Untersuchungs- und Behandlungszwecke, deren Einzelkomponenten geschluckt werden und die sich erst im Körper zusammensetzen. "Modularität, Multisensorik und -aktorik lauten die Zauberworte der medizinischen Zukunft", zeigt sich der Experte überzeugt.

Ein anderer Anwendungsbereich liegt beispielsweise bei Kapseln, die mit medizinischen Wirkstoffen beladen sind. Diese sollen ferngesteuert an bestimmten Orten die Wirksubstanzen freisetzen. "Diese Systeme und ihre Komponenten benötigen elektrische Energie sowie eine genaue Orts- und Lagebestimmung. Die bisher eingesetzten Batterien limitieren jedoch die Einsatzdauer." Radiowellenbasierte oder induktive Energieübertragungssysteme haben zurzeit einen sehr geringen Wirkungsgrad. Zugleich sind sie aufgrund ihrer Größe oder ihres technischen und energetischen Aufwandes nur stationär im Labor einsetzbar. Der aktuelle Prototyp in Gestalt eines Zylinders hat einen Durchmesser von zehn Millimeter und eine Länge von zwölf Millimeter. "Mit diesem Prototypen ist es bereits gelungen, in der Medizin-, Geräte- und Sensortechnik bereits verwendete miniaturisierte CCD- und CMOS-Sensoren, LED-Anordnungen, DC-Kleinstmotoren und Telemetriemodule erfolgreich zu betreiben", erklärt Lausch.

"Natürlich sind auch mehr als 100 Milliwatt zu erzeugen, wenn das Generatormodul größer sein darf. Das Verfahren ist sozusagen skalierbar", so Lausch. Angedacht sei zunächst allerdings der Prototyp, der in eine schluckbare Kapsel passt. Das System habe allerdings nicht nur in der Medizin seine Anwendungsbereiche. "Möglich sind beispielsweise festverbaute und unzugängliche Sensoren in Wänden, Brücken oder Rohrsystemen", erklärt Lausch abschließend.

 

Autor: Wolfgang Weitlaner; pressetext.de; Stand: 21.11.2008

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