Sensor wandelt Musik in Strom

Ein implan­tier­fä­hi­ger Sen­sor pro­du­ziert Strom für Herz­schritt­ma­cher und andere Implantate

Implantierbarer Drucksensor der Purdue-Universität. Zu Stromerzeugung nutzt er die von den tiefen Frequenzen der Rap-Musik erzeugen Vibrationen | Foto: Birck Nanotechnology, Purdue University

Implan­tier­ba­rer Druck­sen­sor der Purdue-Universität. Zu Strom­er­zeu­gung nutzt er die von den tie­fen Fre­quen­zen der Rap-Musik erzeu­gen Vibra­tio­nen | Foto: Birck Nano­tech­no­logy, Pur­due University

Implan­tate wie Herz­schritt­ma­cher haben eine Achil­les­ferse: Die Strom­ver­sor­gung. Bat­te­rien müs­sen aus­ge­tauscht wer­den und die induk­tive Strom­über­tra­gung funk­tio­niert nicht immer. Daher suchen For­scher nach Ener­gie­quel­len, die direkt im Kör­per des Nut­zers in Strom umge­wan­delt wer­den. Energy Har­ves­ting nennt man die­ses Ver­fah­ren, das nun eine neue Vari­ante bekom­men hat.

An der US-Universität von Pur­due ent­wi­ckelte ein Team um Prof. Babak Ziaie in nur weni­gen Mona­ten einen Sensor-Prototypen, der sei­nen Ener­gie­be­darf aus dem Schall­druck von Musik bezieht. Die Beson­der­heit dabei: Der Sen­sor ist auf die tie­fen, zwi­schen 200 und 500 Hertz lie­gen­den Fre­quen­zen von Rap-Musik optimiert.

Aufbau und Funktionsprinzip des piezoelektrisch versorgten Drucksensors | Foto: Birck Nanotechnology, Purdue University

Auf­bau und Funk­ti­ons­prin­zip des pie­zo­elek­trisch ver­sorg­ten Druck­sen­sors | Foto: Birck Nano­tech­no­logy, Pur­due University

Das Herz des Sen­sors bil­det ein pie­zo­elek­tri­sches Ele­ment, das an einem Ende fixiert ist und von den akus­ti­schen Schwin­gun­gen in Vibra­tion ver­setzt wird. Dabei pro­du­ziert das Ele­ment Strom, den in ein Kon­den­sa­tor spei­chert. Bewegt sich die Musik wie­der außer­halb der Reso­nanz­fre­quenz, hört der Gene­ra­tor auf zu vibrie­ren und schickt die elek­tri­sche Ladung auto­ma­tisch zum eigent­li­chen Druck­sen­sor. Die Ener­gie reicht aus, um die Mes­sung vor­zu­neh­men und das Ergeb­nis als Funk­si­gnal abzu­schi­cken. Das sich das Fre­quenz­spek­trum der Musik kon­ti­ni­uer­lich ändert, wech­selt der Sen­sor bestän­dig zwi­schen Ladungs­spei­che­rung und Messung.

Der Druck­sen­sor ist rund zwei Zen­ti­me­ter lang, der Durch­mes­ser beträgt nur fünf Mil­li­me­ter – damit sei er implan­tier­bar, meint Prof. Ziaie. „Die akus­ti­sche Ener­gie durch­dringt die Haut und setzt den Piezo-Hebel in Bewe­gung“. Es genügt offen­bar, wenn der Sen­sor stünd­lich nur wenige Minu­ten Strom erzeugt, um die kon­ti­nu­ier­li­che Über­wa­chung des Blut­dru­ckes oder der Harn­menge in der Blasé zu gewährleisten.

Durch Varia­tion der Größe und des Designs des pie­zo­elek­tri­schen Schwin­ger lässt sich der Sen­sor theo­re­tisch auch für andere Musik-Genres anpassen.

Link
www.purdue.edu

Hier kommentieren

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *

*


× vier = 12

Du kannst folgende HTML-Tags benutzen: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>