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Neuer Mini-Empfänger wandelt elektromagnetische Strahlung im Körper in Strom um

Stanford-Forscher haben ein Verfahren vorgestellt mit dem Implantate komfortabel kabellos mit Energie versorgt werden können.

von Jason Koebler
21 Mai 2014, 9:00am

Bild: Stanford University | Mit freundlicher Genehmigung des Urhebers

Forscher von der Universität Stanford haben die vielleicht letzte Hürde für die praktikable Stromversorgung von Implantaten genommen. Das „Midfield Powering" genannte Verfahren dürfte insbesondere für DIY-Cyborgs und Körperaufrüster, aber auch für die Medizin interessant sein.

Dank der Nanotechnologie konnten in den vergangenen Jahren zwar Sensoren und anderen Komponenten für Körperhacks erheblich verkleinert werden, aber die notwendigen Batterien und die Energieversorgung war bis heute ein Problem. Deshalb sahen Chip-Implantate bei Biohackern wie Tim Cannon bisher eher so aus:

Längst haben wir implantierbare Geräte oder E-Tatoos, die Medikamente in unsere Blutbahn abgeben oder physiologische Daten erfassen, speichern und versenden können. Aber diese basieren auf konventionellen Platinen und benötigen nach wie vor klobige Batterien—oder Kabel, die zu einer viel zu großen Batterie führen. Nicht gerade Ideal zur Ausnutzung der Vorteile der Nanotechnologie.

Die Entwicklung der Stanford-Forscher könnte nun endlich das Konzept der Batterie insgesamt überflüssig machen und eine Technologie ermöglichen, die kabellose Schrittmacher und körperinterne Medikamentenspender sehr viel praxistauglicher macht: „Mit dieser Methode der Energieübertragung können wir nun die letzte Komponente miniaturisieren, die medizinische Implantate bisher so klobig gemacht hat", sagt der John Ho, der auch die dazugehörigen Studie in PNAS verfasst hat: 

„Wir können sie jetzt so klein wie ein Reiskorn bauen und Implantate überall im Körper, sogar in Herz und Gehirn, mit Strom versorgen."

Die neue Technologie wurde bereits eingesetzt um funktionierende Schrittmacher an Hasen zu testen und mit Energie zu versorgen. Die Geräte seien „mehrere Grössenordnungen kleiner" als bisherige. Als nächstes stehen nun die Versuche bei Menschen an. Zeitgleich könnte die Technologie aber auch über die Medizin hinaus relevant werden. Als implantierte Geräte oder Wearables für die geneigten Selbstoptimierer, die gerne Lauf-Tracker an Händen oder Füßen, oder Bluetooth-Mikrofone an seinen Stimmbändern mit sich herumtragen.

Den Durchbruch ermöglicht das sogenannte midfield powering. Traditionell nutzen kabellose Ladegeräte statt dessen nearfield powering, bei dem die Stromquelle und das Ladegerät sich fast berühren müssen. Andererseits wurden in den letzten Jahren auch Methoden entwickelt um Strom aus mehreren Metern Entfernung, dem farfield, an ein Gerät zu übertragen. Das midfield powering liegt zwischen diesen Extremen, und ist perfekt um die Stromquelle für ein Implantat ausserhalb des Körper zu tragen.

Um ein Implantat tief im Körper mit dem neuen Stromrelais zu betreiben platzieren Ho und sein Team eine kleine Metallscheibe auf die Körperoberfläche. Die Scheibe sendet die Energie in Form elektromagnetischer Wellen in den Körper und eine winzige Spirale im Relais nimmt die Energie auf und transformiert sie in Elektrizität. Ja, das klingt etwas gefährlich, und Ho gibt auch zu, dass es Gesundheitsrisiken bei der kabellosen Energieübertragung gibt. Aber bei der neuen Methode sei die energietragende Strahlung 1000 mal schwächer als bei früheren Designs, bei denen der Sensor deshalb von innen sehr nah an der Körperoberfläche liegen musste.

The entire thing can fit inside a catheter. Bild: PNAS

Das Team betont, dass die Stärke der Energie die durch den Körper geschickt wird nur sehr unwahrscheinlich „die zentrale Körpertemperatur beeinflusst" und im Rahmen gesunder Strahlenmengen bleibt.

„Zukünftige Systeme könnte sogar einen kleinen Akku nutzen um ein Implantat kontinuierlich zu betreiben auch wenn gerade keine externe Stromquelle zur Verfügung steht." schrieb Ho. „Diese Eigenschaften werden den Nutzen elektronischer Implantate massiv erhöhen."

Und wenn die neuen Stromantennen erstmal am Menschen getestet wurden gibt es wirklich keine Ausreden mehr, warum wir nicht alle unseren eigenen Körper schon in eine paar Jahren hacken sollten.