Funken auf allen Frequenzen

Die moderne Medizintechnik arbeitet seit Jahren an leistungsfähigen Funksystemen für den Einsatz im medizinischen Umfeld. Jasmin Weber, Absolventin der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), hat nun im Rahmen ihrer Diplomarbeit ein innovatives medizintechnisches Funksystemen entwickelt, das auf zwei Frequenzen funkt – und damit schädliche Wechselwirkungen der beiden nötigen Funktionsblöcke „Datenübertragung“ und „Energieversorgung“ verhindert. Für ihre Leistung erhielt sie soeben den Bayerischen Ingenieurinnen-Preis 2012.

Der demographische Wandel wird zunehmend bemerkbar – und stellt die Gesellschaft vor neue Probleme: Chronische Krankheiten nehmen zu. Eine permanente Beobachtung des Gesundheitszustands chronisch kranker Patienten ist von großem Nutzen, in der täglichen Betreuung und durch klassisches medizinisches Personal aber kaum mehr zu leisten. Hier kommt die moderne Medizinelektronik ins Spiel: Sie könnte Systeme liefern, die zum einen auf drahtlosem Wege Patientendaten an medizinische Sensorimplantate übertragen – und die gleichzeitig für die – ebenfalls drahtlose – Energieversorgung genutzt werden können.

Doch bisherige Systeme haben eine Schwäche: Das drahtlose Senden und Empfangen von Daten ist für den größten Anteil am Energieverbrauch eines medizintechnischen Funksystems verantwortlich, da die Einkopplung von Funksignalen in den menschlichen Körper mit hohen Reflexionsverlusten verbunden ist. Zur technischen Lösung dieser Problemstellung hat nun Jasmin Weber ein neues, originäres und hochinnovatives Systemkonzept entwickelt, das im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen auf zwei für die beiden Funktionsblöcke „Datenkommunikation“ und „Energieübertragung“ unterschiedlichen Trägerfrequenzen basiert.

Dadurch wird erstmals eine unabhängige Optimierung beider Funktionsblöcke und damit eine deutlich verbesserte Gesamtperformanz möglich. Anders als bei klassischen RFID-Systemen (RFID: Radio Frequency Identification), bei denen die drahtlose Energie- und Datenübertragung auf derselben Trägerfrequenz von 13,56 MHz erfolgt, setzt das neue „Split Frequency Concept“ auf eine bifrequente Funkplattform: Die Energieübertragung läuft weiterhin im Nahfeld bei 13,56 MHz. Die Datenübertragung hingegen geschieht nunmehr erstmals im MICS-Band bei 402 MHz (MICS: Medical Implant Communication Service).

Jasmin Weber hat damit ein hochaktuelles technisch-wissenschaftliches Problem gelöst. Ihre Diplom-Arbeit entstand im Rahmen des Medical Valley-Spitzenclusters am Lehrstuhl für Technische Elektronik von Prof. Dr. Weigel. Ihre Forschungsergebnisse fließen nun zusammen mit anderen Forschungsarbeiten des Medical Valley EMN direkt in die technische Umsetzung eines Systemdemonstrators zur drahtlosen Übertragung von Patientendaten an medizinische Implantate ein.

Das Medical Valley Europäische Metropolregion Nürnberg (EMN) ist eines der wirtschaftlich stärksten und wissenschaftlich aktivsten Medizintechnik-Cluster weltweit, in dem sich Partner aus Wirtschaft, Forschung, Gesundheitsversorgung und Politik zu einem interdisziplinären Netzwerk zusammengeschlossen haben. Aktuell werden dort in über 40 Projekten medizintechnische Produkte und Dienstleistungen entwickelt, die die Prävention, Diagnose, Therapie und Rehabilitation verschiedener Krankheitsbilder effizienter und effektiver machen sollen. Die FAU ist zentraler Partner im Medical Valley.

Prof. Dr. Robert Weigel
Tel.:09131/85-27200
weigel@lte.e-technik.uni-erlangen.de