Die am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT entwickelte Technologie zur drahtlosen Energieversorgung aktiver Implantate mittels Ultraschall stellt eine Alternative zur Energieversorgung mit Batterie und Induktion dar.
Batterien haben den Nachteil, dass sie viel Platz benötigen – oft die Hälfte des Implantats – und regelmäßig operativ ausgetauscht werden müssen. Als drahtlose Alternative hat sich die Induktion etabliert. Hier übertragen elektromagnetische Wellen Energie und Informationen. Zwei Spulen wandeln Strom in Magnetfelder um und wieder zurück. Der Nachteil: Die elektromagnetischen Wellen werden vom metallischen Implantatgehäuse abgeschirmt. Deshalb werden die Spulen aus dem Gehäuse heraus gelegt.
Bei unserer Technologie liegt der Empfänger der Ultraschallwellen innerhalb des hermetischen Implantatgehäuses, in direkter Verbindung zur Gehäusewandung. Implantatwand und Empfänger bilden eine Einheit, die es erlaubt, Ultraschallwellen zu empfangen und abzustrahlen. Die abgestrahlten Ultraschallwellen breiten sich, im Gegensatz zu den magnetischen Feldlinien einer Spule, geradlinig im Körper aus. Somit ist im Körper eine große Reichweite der Ultraschallwellen erzielbar, und auch tiefliegende Implantate lassen sich mit Energie versorgen. Über die Ultraschallwellen können auch Informationen bidirektional übertragen werden, zum Beispiel die Temperatur des Implantats oder Angaben zur Art und Stärke einer elektrischen Stimulation.
Technologieplattform für eine Vielzahl von Anwendungen
Wir suchen nun nach Industriepartnern, um auf Basis unserer Technologieplattform gemeinsam ein konkretes Produkt zu entwickeln. Technologisch könnte dies bereits innerhalb eines Jahres machbar sein. Der Bedarf des Markts ist groß: Im Mai 2016 schätzte das Marktforschungsunternehmen BBC Research den Markt für mikroelektronische medizinische Implantate auf 24,6 Milliarden US-Dollar und prognostizierte bis 2021 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 8,8 Prozent.
Unser Team hat einen kompletten Demonstrator entwickelt – den Sender außerhalb des Körpers und den Empfänger direkt im Implantat. Die neue Technologieplattform des Fraunhofer IBMT kann für unterschiedlichste Anwendungen und Modellvarianten angepasst werden. Mögliche Anwendungsbeispiele sind Elektrostimulatoren zur Therapie von Volkskrankheiten wie Bluthochdruck, Diabetes oder Parkinson.