Ultraschall versorgt Mikrochip-Implantat mit Strom

 

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12.03.2015 15:51
Forscher testen derzeit kabellose Mikro-Chips für das Gehirn. Sie sollen etwa gegen Schmerzen oder Depressionen helfen. Um Platz für Batterien zu sparen, werden die Implantate jetzt via Ultraschall mit Strom versorgt.
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Stanford entwickelt kabellose Mikro-Chips für das Gehirn. Bei der Frage nach der Energieversorgung schlägt die Forschung jetzt vor, sich weg von Batterien und hin zu Schallwellen zu orientieren. Ultraschall könnte das praktische Limit der Radiofrequenz aufheben. Doch das ist bislang mit Vorsicht genossen worden, denn es gab noch keine Studien, wie sich ständiger Ultraschall in den Köpfen von Menschen auswirkt.

Stanford das kurzerhand schon einmal erprobt. Nicht an Menschen – aber zumindest an drei Zentimeter dickem Hühnerfleisch. Inwieweit das ähnliche Bestandteile hat, wie ein menschliches Gehirn wurde zwar nicht erläutert, aber zumindest stützen die Forscher auf diesen Versuch jetzt ihre These.

Laut ExtremTech ist in einem Gehirn nicht viel Platz um Batterien für den Chip unterzubringen. Auch sogenanntes „Bioharvesting“, bei dem Energie vom Gehirn abgezweigt wird, um den Prozessor mit Energie zu versorgen, ist derzeit noch nicht möglich. Deshalb suchen die Wissenschaftler nach alternativen Methoden.

Die FCC hat sehr lockere Ansichten, wie viel Frequenz ein Mensch ausgesetzt werden darf. Bei der Radiofrequenz ist das empfohlene Limit zwischen 1 und 10 mW/cm² – abhängig von der Anwendung.

Warum jetzt der Schwenk in Richtung Ultraschall stattfindet wird offensichtlich, wenn man die Vorgaben der FCC in diesem Bereich untersucht. Hier sind laut der Bundesbehörde immerhin 720 mW/cm² erlaubt. Also ausgehend von der Radiofrequenz, kann je nach Anwendung die Leistung in Watt um ca. das 100-fache gesteigert werden. Mit so viel Mehrleistung lassen sich natürlich die Hochleistungschips gut mit Strom versorgen.

Aber je mehr Energie durch das eigene Gehirn gestrahlt wird, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Schallwellen dort nicht nur den Chip erwärmen. Wobei die Dämpfung tatsächlich ein Problem bei der Radiofrequenz ist, denn diese Wellen werden nicht sonderlich gut, durch den menschlichen Kopf geleitet. Das haben sogar die Wissenschaftler bei dem Versuch mit Hühnerfleisch festgestellt.

Doch der vermeintliche Fortschritt macht hier noch nicht halt. Aktuell sind die Chips für Gehirne so groß wie die Kugel von einem Kugelschreiber, also im Millimeter-Bereich. Die nächste Generation der Chips soll dagegen nur noch ein Zehntel so groß sein und somit kleiner als ein Millimeter. Dadurch würde auch weniger Energie benötigt, um den Chip anzutreiben, so die Forscher. Was wiederum logischerweise für weniger benötigte Schallwellen spricht.

Allen in allem ist Radiofrequenz trotzdem derzeit noch das Maß aller Dinge. Denn bei einer Kategorie verlieren die Schallwellen deutlich und das ist die Transfergeschwindigkeit. Falls also – so surreal das auch klingt – der Chip im eigenen Kopf ein Update benötigt, können per Schallwellen nur einige Kilobits pro Sekunde übertragen (übrigens auch heruntergeladen) werden. Die Radiofrequenz schafft dagegen Megabits pro Sekunde und hat zumindest in dieser Kategorie die Nase vorn.

Momentan gibt die Radiofrequenz also noch den Ton an und das trotz großen Antennen, die viel Platz benötigen. Doch Stanford hat bereits grünes Licht bekommen für die weitere Forschung. Dabei sollen Implantate entwickelt werden, die bei Schmerzen und Depression helfen. Sofern die Komponenten für Ultraschall in Zukunft leistungsfähiger und kleiner werden, wird der Schall über kurz oder lang nicht nur durch Hühnerfleisch geschickt werden.


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