Drahtlose Energieübertragung für Mikroantriebssystem

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FAULHABER Antriebssysteme

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Die Energieübertragung ist für den Patienten wohl dosiert

So entscheidend aus technischer Sicht die zuverlässige Auslegung der Energieübertragung auch ist, sie muss sich doch immer dem unterordnen, was am Ende am wichtigsten ist: der Gesundheit, d.h. der Verträglichkeit für den Patienten.

Um das Gewebe, durch welches die Energie hindurch übertragen wird, nicht unnötig zu belasten, ist das System immer so auszulegen, dass nur die für das Implantat minimal erforderliche Energiemenge fließt. Typischerweise liegt die Spannung dabei konstant in einem Bereich von 8 bis 24 V.

Ausgehend von der Simulation der Erwärmung der implantierten Komponenten findet eine ständige Temperaturüberwachung statt. Selbst bei einer hohen Übertragungsleistung von 20 W erwärmen sich diese Komponenten um maximal 1,8 °C, was im Übrigen den Anforderungen für aktive Implantate entspricht.

Die Simulation der Energieübertragung, wie sie im Rahmen der Systemauslegung durchgeführt wird, berücksichtigt auch mögliche Fehlerszenarien. Diese können beispielsweise durch leitende Materialien, etwa orthopädische Schrauben oder Verlängerungsmarknägel, im Bereich des Übertragungsortes hervorgerufen werden.

Breites Einsatzpotenzial für das Energieübertragungssystem

Da die Simulation zudem die optimale Anordnung der Komponenten zueinander aufzeigt, können beispielsweise Wirbelstromverluste oder unerwünschte Erwärmung der Komponenten ebenso ausgeschlossen werden wie elektromagnetische Störeinflüsse auf die Implantatelektronik. Eventuelle Fehlfunktionen der einzelnen Baugruppen im Körper lassen sich so früh erkennen, ohne zu gesundheitlichen Schäden zu führen.

Das von WITTENSTEIN intens entwickelte Energieübertragungssystem für aktive Implantate ist CE-konform und erfüllt alle Sicherheitsanforderungen und ergonomische Forderungen an medizinische elektrische Geräte und medizinische Systeme. Aktuell werden die Rahmenbedingungen für den Einsatz in einem urologischen Implantat untersucht: Ausgehend von einer Übertragungsstrecke von 30 mm und einer Sendeleistung von 5 W wird eine implantierbare Spule mit 35 mm Durchmesser und 3 mm Bauhöhe favorisiert, die selbst bei einem Winkelversatz der Spulen zueinander von 20 mm und einem Winkelfehler von 20° einen optimalen Energietransfer erlaubt.

Transfers der induktiven Energieübertragung auf andere medizinische Einsatzfelder sind bereits angedacht, u.a. für ein verstellbares Magenband, zur Belastungsmessung von Implantaten, für Medikamentenpumpen oder für Herzunterstützungssysteme. Auch für nicht implantierbare Medizinprodukte bietet sich die Übertragungstechnologie an. Der Wegfall von Kabeln bietet dem Patienten nicht nur mehr Bedien- und Bewegungskomfort. Er erlaubt es auch, Geräte vollständig zu kapseln – für eine ideale Reinigung, Desinfektion und Sterilisierbarkeit.

* Felix Grödl war Doktorand in der Entwicklung bei der WITTENSTEIN intens GMBH, Igersheim.

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