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Versorgung von Implantaten in der Medizintechnik

Induktive Energieversorgung mechanischer Kreislaufunterstützungssyteme

Der weltweit zunehmenden chronischen Herzinsuffizienz bei gleichzeitig stagnierender Anzahl an verfügbaren Spenderorganen wird immer häufiger durch mechanische Kreislaufunterstützungssysteme entgegengewirkt. Diese können die Wartezeit überbrücken, bis ein geeignetes Spenderherz zur Verfügung steht, aber auch als sog. „destination therapy“ eingesetzt werden.

Die Energieversorgung des Systems, welches nach aktuellem Stand der Technik über ein durch die Bauchdecke ausgeleitetes Kabel („drive-line“) erfolgt, ist mit einem verringerten Komfort für Patienten verbunden und stellt darüber hinaus ein hohes Risiko für lebensbedrohliche Infektionen („drive-line“ Infektionen) dar.

Durch eine induktive Energieversorgung kann das sekundärseitige Energieübertragungssystem vollständig implantiert werden, wodurch die genannten Nachteile aktueller Systeme behoben werden.

Die Abbildung zeigt den schematischen Aufbau eines induktiven Energieübertragungssystems für im Körper implantierte mechanische Herzunterstützungssysteme. Durch den Einsatz geeigneter Kompensationsanordnungen und elektronischer Topologien können sehr hohe Wirkungsgrade erreicht werden, um eine Erwärmung der Gewebestruktur im Körper von Patienten zu minimieren. Mit zusätzlich implantierbaren Akkus kann zudem eine temporäre Unabhängigkeit vom primärseitigen Energieübertragungssystem erreicht werden, wodurch Patienten zahlreiche Freiheiten eines normalen Lebens zurückgewinnen können.

Die Forschungsschwerpunkte dieser Anwendung setzen eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Einrichtungen aus Medizin, Medizintechnik und Elektrotechnik voraus. Die Themen konzentrieren sich zum einen auf die Auslegung eines elektromagnetischen Übertragungssystems, wobei unter anderem Effizienzoptimierungen und die Realisierung eines extrem ausfallsicheren Systems Forschungsschwerpunkte darstellen. Zum anderen ist das vorhandene Know-How auf Anwendungen in der Medizintechnik zu adaptieren, welche hinsichtlich der Auswahl biokompatibler Materialien besondere Anforderungen stellen.

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Institut für Elektrische Energiewandlung