Hintergrund
Ein Versuch von Tai, Villalobos, Wickramasinghe, Widdicombe, Unnithan, Grayden und John hat gezeigt, dass endovaskuläre neuronale Implantate (ENIs) ohne offene Hirnoperation betrieben werden können. Bisherige Generationen besitzen lange transvasale Kabel, die Infektionsrisiken und Thrombosegefahren erhöhen.
Zielsetzung
Ziel des Projekts war, Sender‑ (Tx) und Empfänger‑ (Rx)‑Spulen so zu konstruieren, dass sie innerhalb der geometrischen und biologischen Vorgaben des Gefäßsystems maximale drahtlose Energieübertragung erreichen.
Vorgehen
Das Vorgehen kombinierte rechnerische Modellierung, Laborversuche und In‑vivo‑Tests an Schafen. Dabei wurden optimale Betriebsfrequenzen ermittelt, Kopplungsfaktoren, Qualitätsfaktoren der Spulen, Wirkungsgrad und SAR‑Grenzwerte quantifiziert. Messwerte wurden sowohl in Luft, in Schafgewebe als auch im lebenden Tier erfasst, jeweils mit und ohne Ferrite.
Ergebnis
Der gemessene Wirkungsgrad erreichte 11 % bei 15 mm Abstand und 2 % bei 30 mm Abstand. Unter Einhaltung der SAR‑Grenzwerte konnten bis zu 72 mW bei 30 mm Tiefe übertragen werden. Das rechteckige Planar‑Spulenpaar zeigte die beste Performance bis zu 15 mm, während ein Ferrit‑Kern‑Flux‑Pipe‑Sender mit einer helicalen Empfängerspule ab etwa 20 mm überlegen war und höhere Fehlertoleranz bei Fehljustierung aufwies.
Nutzen fĂĽr die Praxis
Der Nachweis der Machbarkeit einer vollständig drahtlosen Stromversorgung von ENIs eröffnet die Möglichkeit, klinische Geräte sicherer und zuverlässiger zu gestalten, da die Risiken durch transvasale Kabel entfallen.
Ausblick
Weitere Forschung wird die Langzeitbiokompatibilität, Skalierbarkeit auf menschliche Anatomie und Optimierung der Spulendesigns adressieren, um die Technologie für den breiten klinischen Einsatz vorzubereiten.
Dieser Bericht basiert auf Informationen von PLOS ONE, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.
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