Körperwärme-Modellierung für das Design von thermoelektrischen Energy Harvesting Implantaten

Konferenz: MikroSystemTechnik 2019 - Kongress
28.10.2019 - 30.10.2019 in Berlin, Deutschland

Tagungsband: MikroSystemTechnik Kongress 2019

Seiten: 4Sprache: DeutschTyp: PDF

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Autoren:
Kreß, Stefanie; Verma, Ujjwal; Hohlfeld, Dennis (Universität Rostock, Rostock, Deutschland)

Inhalt:
Dieser Beitrag zeigt die Machbarkeit der thermoelektrischen Energiegewinnung basierend auf Temperaturgradienten im menschlichen Körper. Elektrisch aktive Implantate, wie Neurostimulatoren und Herzschrittmacher, werden von der Verfügbarkeit dieser zusätzlichen Energie profitieren und damit eine längere Lebensdauer erreichen. Basierend auf segmen-tierten Daten der Magnetresonanztomographie (MRT) wurde ein geometrisches Modell eines menschlichen Körpers bestehend aus inneren Organen, Skelett, Gefäßen, Muskel-, Fett- und Hautschichten für die thermische Analyse vorbereitet,. Es wurden mehrere physiologische Effekte implementiert, wie metabolische Wärmeerzeugung, Perfusion, konvektive und Strahlungswärmeverluste sowie das Schwitzen als Mechanismus des thermoregulierenden Systems. Das Energiegewinnungspotenzial eines miniaturisierten thermoelektrischen Generators (CP08,127,06, L1, W4.5; Laird Thermal Systems, Inc.) wurde in einem vereinfachten Gewebe-Modell durch eine parametrische Analyse untersucht. Es wurde eine maximale Leistungsabgabe von 63 myW bei einer Leerlaufspannung von 129 mV bei einer Kantenlänge von 300 µm ermittelt.