LightBridge – Elektroniksystem für die drahtlose Energieversorgung eines subretinalen Mikroimplantates

Laufzeit: April 2018 - März 2021
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Kooperationspartner: Retina Implant AG, Reutlingen (Verbundkoordinator); AZUR SPACE Solar Power GmbH, Heilbronn; MRI-StaR GmbH, Gelsenkirchen
Webseite: https://www.elektronikforschung.de/projekte/lightbridge
Projektfokus:
© Retina Implant AG

Im Projekt LightBridge wird eine kabellose Energieversorgung für Netzhautimplantate entwickelt.

Mit Netzhautimplantaten können Menschen, die an degenerativen Netzhauterkrankungen erblindet sind, das Sehvermögen zu einem gewissen Grad wiedergewinnen. Für die Energieversorgung der elektronischen Mikroimplantate wird im Verbundprojekt »LightBridge« eine optische Übertragungsstrecke entwickelt, mit der infrarotes Licht auf das Implantat im Auge gesendet wird. Das Konsortium entwickelt hierfür hocheffiziente Photovoltaikzellen und kombiniert diese mit halbleiterbasierten Lichtquellen und Mikroelektronikschaltungen, die in flexiblen Trägerfolien eingebettet werden. Neben der optischen Energieübertragung werden Fragen zur Biokompatibilität, Langzeitfunktion und MRT-Sicherheit des Implantats bearbeitet.

Motivation

Als Schlüsseltechnologie bildet die Mikroelektronik die Grundlage zahlreicher Innovationen im Bereich der intelligenten Medizintechnik. Der medizinische Einsatz stellt dabei spezielle Anforderungen an das Elektroniksystem, zum Beispiel hinsichtlich Biokompatibilität, Zuverlässigkeit, Energieverbrauch und Integrationsfähigkeit. Zudem muss eine Vielfalt heterogener Bestandteile zusammengeführt werden, darunter sensorische und aktorische Baugruppen sowie Komponenten zur Signalverarbeitung, Kommunikation und Energiegewinnung. Im Ergebnis wird so die technologische Basis für eine verbesserte Patientenversorgung geschaffen.

Ziele und Vorgehen

Für blinde Menschen gibt es die Möglichkeit, sich operativ ein Netzhautimplantat in Form eines Mikrochips einsetzen zu lassen. Für die Energieversorgung des elektronischen Implantats muss dabei ein Kabel durch die Augenwand geführt werden. Dies ist chirurgisch aufwändig und kann zu Gewebeirritationen führen. Ziel des Vorhabens ist es, eine leistungsfähige und zuverlässige Elektronik für eine kabellose Energieversorgung und Ansteuerung der Netzhautimplantate zu entwickeln. Diese funktioniert mittels Lichtimpulsen, die von außerhalb des Auges gesendet werden. Für diese »Lichtbrücke« werden integrierte Mikroelektronikschaltungen, halbleiterbasierte Lichtquellen und hocheffiziente Photovoltaikzellen miteinander kombiniert und in flexiblen Trägerfolien eingebettet. Außerdem verspricht die neue Technik eine Verbesserung der Kompatibilität des Implantats mit MRT-Untersuchungen.

Innovationen und Perspektiven

Die kabellose Ansteuerung und Energieversorgung von Implantaten verspricht eine höhere Lebensqualität für betroffene Patienten. Das Konzept der Lichtbrücke geht dabei deutlich über den Stand der Technik hinaus. Damit eröffnen sich viele Möglichkeiten, um das Einsatzspektrum der Technologie in der Medizintechnik zu erweitern.