B02 - Umwandlung von mechanischer Energie als interne Energieversorgung für elektrisch aktive Implantate

Zusammenfassung des Arbeitsprogramms

Die beiden wesentlichen Forschungsfragen dieses Projektes sind zum einen, wie mechanische Energie in lasttragenden Implantaten für die Umwandlung in elektrische Energie genutzt werden kann, und zum anderen, wie elektronische Bauteile in solche Implantate integriert werden können ohne die mechanische Sicherheit zu beeinträchtigen. Dazu werden zunächst an repräsentativen Implantaten Finite-Elemente-Analysen mit mathematischen Optimierungsalgorithmen durchgeführt. Anschließend werden Funktionsmuster angefertigt und die mechanische Zeitfestigkeit sowie die Funktion der Energiewandler getestet. Langfristig sollen die Energiewandler dazu dienen, Elektrostimulationstherapien sowie Messfunktionen in Implantaten ohne externe Stromversorgung zu ermöglichen.

Kooperation mit anderen Teilprojekten

A02 / B03 / B05 / C01

Publikationen

2018

Kluess, Daniel; Lange, Hans-E.; Heyer, Horst; Sander, Manuela; Mittelmeier, Wolfram; Bader, Rainer (2018): Supplementary finite element analysis in experimental testing of total hip stems. In: Materials Testing 60 (5), S. 489–494. DOI: 10.3139/120.111182.

Konferenzbeiträge

2019

Lange, Hans-E.; Hohlfeld, Dennis; Kluess, Daniel (2019): Piezoelectric Energy Harvesting Concept for Energy-Autonomous Instrumented Orthopaedic Implants a Numerical Evaluation. 16th International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. New York, United States of America, August 2019.

Vorträge

2019

Lange, Hans E.; Kluess, Daniel (2019): Numerische Untersuchung eines piezoelektrischen Energiewandlungssystems für eine Energieautonome totale Hüftendoprothese. Tagung des Deutschen Verbandes für Materialforschung und -prüfung e.V., Arbeitskreises Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen. Rostock, Germany, November 2019.

Poster

2019

Lange, Hans-E.; Hohlfeld, Dennis; Kluess, Daniel (2019): Piezoelectric energy harvesting concept for an energy autonomous instrumented orthopaedic implant - a numerical evaluation. 16th International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering and the 4th Conference on Imaging and Visualization. New York, United States of America.

Lange, Hans-E.; Kluess, Daniel (2019): Mechanical Study on Piezoelectric Energy Harvesting Concepts for an Energy-Autonomous Total Hip Replacement. 41st Engineering in Medicine and Biology Conference. Berlin, Germany.

Projektleitung

PD Dr.-Ing. habil. Daniel Klüß
E-Mail
Tel.: +49 381 494 9343

Institution

Universitätsmedizin Rostock
Orthopädische Klinik und Poliklinik
Doberaner Straße 142
18057 Rostock

Assoziierte Mitarbeitende

Michael Sämann