Na jednotce intenzivní péče bývá
k tělu pacienta připojeno mnoho
senzorů, které trvale monitorují
životně důležité funkce, jako tepovou
frekvenci, tlak krve, teplotu
těla, pulz, frekvenci dýchání aj.
Obvykle je v jejich blízkosti velká
změť kabelů, protože všechny senzory
musí být připojeny ke zdroji
napájecího napětí a k příslušnému
monitorovacímu zařízení.
Ideální by samozřejmě bylo, kdyby
se mohly lékařské senzory obejít
bez vnějšího napájení a všechna
snímaná data mohly odesílat prostřednictvím
rádiového spojení do
centrální monitorovací stanice. Zdá
se, že vhodné řešení je v dohledu
a veškerou potřebnou energii pro
provoz lékařské elektroniky bude
možné brzy získávat přímo z teploty
těla pacienta.
Přičinili se o to odborníci z Fraunhoferova
ústavu pro integrované
obvody IIS (Institut für Integrierte
Schaltungen) v Erlangenu, kteří
vyvinuli společně se svými kolegy
z Fraunhoferových ústavů pro fyzikální
měřicí techniku IPM (Institut
für Physikalische Messtechnik)
a pro výrobní techniku a aplikovaný
výzkum materiálů IFAM (Institut für
Fertigungstechnik und Angewandte
Materialforschung) zajímavou
metodu pro využití přirozené teploty
lidského těla k získání elektrické
energie. Jejím základem jsou termoelektrické
generátory, zkráceně TEG
(Thermoelektrische Generatoren),
sestavené z polovodičových součástek,
které získávají elektrickou energii
z teplotního rozdílu mezi teplým
a studeným prostředím. Ke generování
dostatečně velkého napětí jsou
zapotřebí teplotní rozdíly velikosti
několika desítek stupňů celsia. Rozdíly
mezi teplotou na povrchu těla
pacienta a teplotou v jeho okolí však
dosahují nejvýše několik málo stupňů.
S takovými teplotními rozdíly
se ovšem dají vyrobit jen nepatrná
napětí, která jsou pro napájení současných
lékařských elektronických
přístrojů příliš nízká. Pro provoz
většiny z nich jsou zapotřebí napětí
velikosti nejméně 1 až 2 V. Proto
se inženýři spolupracujících ústavů
soustředili na optimalizaci obvodů,
které mají termoelektrické generátory
napájet. Kombinací různých
součástek se jim podařilo vyvinout
obvody, pro jejichž provoz stačí
napětí jen 200 milivoltů. Pomocí
nich sestavili elektronické systémy,
které nepotřebují žádné interní baterie,
a veškerou potřebnou energii pro
provoz získávají jen z teploty těla.
Navržený systém stále zdokonalují
a v laboratořích již mají připraveny
obvody, které začínají pracovat
dokonce při napětí 50 mV. Konečným
cílem je zlepšit zapojení obvodů
tak, aby pro jejich napájení stačil
proud vyrobený při teplotním rozdílu
jen asi 1 °C.
Vedle použití v lékařské elektronice
mají pracovníci ústavu IIS na
mysli řadu dalších zajímavých aplikačních
možností, kde se nechá pro
výrobu elektrického proudu z tepla
využít nějaký ten existující teplotní
rozdíl, ať již na topných tělesech pro
napájení jednotek pro výpočet topných
nákladů, v chladicích boxech
pro monitorování chladicího zařízení
při skladování zmrazeného zboží
nebo v klimatizačních systémech.
Konec konců i mobilní telefon
budoucnosti by se mohl obejít bez
akumulátorové baterii a veškerou
energii pro provoz získávat z tepla
ruky uživatele. /kab/