Korperwarme-Modellierung fur das Design von thermoelektrischen Energy Harvesting Implantaten

摘要

Dieser Beitrag zeigt die Machbarkeit der thermoelektrischen Energiegewinnung basierend auf Temperaturgradienten im menschlichen Korper. Elektrisch aktive Implantate, wie Neurostimulatoren und Herzschrittmacher, werden von der Verfugbarkeit dieser zusatzlichen Energie profitieren und damit eine langere Lebensdauer erreichen. Basierend auf segmentierten Daten der Magnetresonanztomographie (MRT) wurde ein geometrisches Modell eines menschlichen Korpers bestehend aus inneren Organen. Skelett, Gefassen, Muskel-, Fett- und Hautschichten fur die thermische Analyse vorbereitet,. Es wurden mehrere physiologische Effekte implementiert, wie metabolische Warmeerzeugung, Perfusion, konvektive und Strahlungswarmeverluste sowie das Schwitzen als Mechanismus des thermoregulierenden Systems. Das Energiege-winnungspotenzial 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 μW bei einer Leerlaufspannung von 129 mV bei einer Kantenlange von 300 μm ermittelt.