17 feb. 1999
2 minuten
Zwitserse wetenschappers hebben de resultaten gepubliceerd van een onderzoek met kleine, implanteerbare zonnecellen. Met deze 3,6 vierkante centimeter grote cellen zou bijvoorbeeld een pacemaker kunnen worden gevoed, zodat het niet meer nodig is om periodiek batterijen te vervangen
Medische implantaten als pacemakers kunnen het leven van een patiënt aanzienlijk verlengen, maar het blijft periodiek noodzakelijk om de batterijen van het implantaat operatief te vervangen. Uit recent Zwitsers onderzoek is nu echter gebleken dat zulke operaties zijn te voorkomen door kleine zonnecellen onder de huid van de patiënt te implanteren. Ook bleek dat die zonnecellen zelfs in de winter genoeg elektriciteit leveren om de medische implantaten in werking te houden.
Hoewel diverse onderzoeksgroepen al hebben geopperd om implantaten te voeden met zonnecellen – en er zelfs al prototypen zijn gebouwd – was de vraag nog niet beantwoord of er gedurende het hele jaar genoeg elektriciteit zou kunnen worden gegenereerd door onderhuidse zonnecellen. Het Zwitserse onderzoeksteam heeft nu aangetoond dat het inderdaad mogelijk is om pacemakers en andere low-power implantaten te voeden met zonne=energie via zonnecellen van slechts 3,6 cm2.
"Elektronische implantaten zijn meestal batterijgevoed, bij uitzondering met een herlaadbare batterij -die herhaaldelijk moet worden opgeladen – of met een primaire batterij, waarbij het implantaat moet worden vervangen als die leeg is", zo schrijven de onderzoekers in hun paper Energy harvesting by subcutaneous solar cells: a long-term study on achievable energy output.
"Vervanging van implantaten met een lege batterij is een veel voorkomende operatie. Het betreft ongeveer 25% van de implantaties van pacemakers. Deze interventies brengen kosten met zich mee en een risico van complicaties – en stress – voor de patiënt. Bovendien zijn de afmetingen van een elektronisch implantaat vooral bepaald door het volume van de batterij. Dus het zou veel kleiner kunnen als er geen primaire batterijen worden gebruikt."
Het team bouwde wearable meetinstrumentjes waarmee ze de output van zonnecellen continu konden registreren. Deze instrumentjes werden gedurende zes maanden gedragen door vrijwilligers, in de zomer, herfst en winter. Om het effect na te bootsen van zonnecellen die bedekt zijn met menselijk huid werden de zonnecellen op de instrumentjes voorzien van optische filters die de huid simuleren. Op deze manier kregen de onderzoekers hun eerste realistische validatiegegevens over energieopwekking via onderhuidse zonnecellen.
Volgens de onderzoeksresultaten konden de kleine monokristallijne zonnecellen (22% rendement) "veel meer" vermogen opwekken van de 5 tot 10 microwatt die een gangbare pacemaker verbruikt: zelfs het laagst gemeten uitgangsvermogen bedroeg gemiddeld 12 microwatt.
Omdat zonecellen alleen elektriciteit genereren als ze zijn blootgesteld aan zonlicht, is er nog steeds een accu nodig voor de voeding in het donker. Maar omdat die regelmatig wordt bijgeladen door omgevingslicht zou de batterij voor een zongevoede pacemaker aanzienlijk kleiner zijn dan wat nu gebruikelijk is. Dat betekent dus dat de pacemaker ook veel kleiner kan zijn.
Het team concludeert dat "met een paar aannames" het onderzoeksresultaat "kan worden opgeschaald en toegepast op elke andere mobiele, zongevoede toepassing voor mensen".
Kijk voor het volledig onderzoek op Annals of Biomedical Engineering.
Anderen lazen ook
