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Batterie auf Magensaft

11.02.2017

Das von Giovanni Traverso und seinen Kollegen entwickelte Gerät ist ein winziges Mikrofon in einer Silikonkapsel, das einer Person von innen zuhört und die gehörten Töne drahtlos von außen an ein elektronisches Verarbeitungsgerät überträgt. Ein solcher Sensor kann in der Tat einige Probleme im Körper melden, sobald sie beginnen und bevor sie zu etwas klinisch Ernsthaftem werden. Die Lebensdauer der Kapsel beträgt ein oder zwei Tage, und die Signalübertragungsentfernung überschreitet noch nicht 3 m, aber ein Tag kontinuierlicher Beobachtung ist bereits gut, und die Übertragungsentfernung scheint kein so großes Problem zu sein, wenn beispielsweise ein gewöhnliches Smartphone kann das Signal empfangen, der es dann selbst weiterleitet.

Allerdings kann die Betriebszeit solcher Geräte verlängert werden, wenn sie mit einer „langlebigeren“ Energiequelle versorgt werden. Eine herkömmliche Batterie, aus der der Sensor arbeitet, entlädt sich relativ schnell und ist darüber hinaus potentiell unsicher. Forscher haben jedoch einen Weg gefunden, es zu ersetzen. Sie verwendeten dieselbe Idee, die der "Zitronenbatterie" zugrunde liegt: Es ist bekannt, dass, wenn zwei Elektroden in eine Zitrone eingeführt werden, aufgrund von Zitronensäure ein elektrischer Strom zwischen ihnen entsteht. Der Magen ist ziemlich sauer, also warum ihn nicht als Nahrungsquelle nutzen? Zink- und Kupferelektroden wurden an der mikroelektronischen Kapsel befestigt – und der Strom begann: Die Elektronen aus dem Zink gingen in eine saure Umgebung über und schlossen den galvanischen Stromkreis.

Die Methode wurde an einem "Schluckthermometer" getestet: Eine Kapsel mit einem Thermosensor wurde einem Schwein verfüttert und dann ein Signal des Senders aufgezeichnet, das mit einer Frequenz von 900 MHz kam. Während das „Thermometer“ im Magen war, wo viel Säure ist, kam das Signal alle 12 Sekunden und breitete sich über eine Distanz von zwei Metern aus. Als die Kapsel auf natürliche Weise vom Magen in den Dünndarm wanderte, wo der Säuregehalt nicht mehr so hoch ist, sank die Leistung des Geräts auf 1/100 der Leistung im Magen, aber dies reichte immer noch aus, um die Temperatur im Inneren zu messen und Informationen zu übertragen nach außen, wenn auch nicht so oft.

Bisher sind die Abmessungen eines solchen Sensors, der "aus dem Bauch heraus" arbeiten kann, ziemlich groß - 40 mm Länge und 12 mm Durchmesser -, aber die Autoren der Arbeit haben keinen Zweifel, dass sie es schaffen werden kleiner, aber mit zusätzlicher Sensorik versehen.

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