Die Stromversorgung medizinischer Implantate ist, trotz vielfältiger interessanter experimenteller Ansätze, derzeit noch nicht auf einem zufriedenstellenden Niveau. In dieser Arbeit wurden experimentell die physiologischen Grundlagen einer implantierbaren solaren Energiequelle für medizinische Implantate anhand von Hautproben vom Hausschwein untersucht. In einem ersten Versuch wurde die Abhängigkeit der Transmissivität von Frequenz des Lichts und der zu durchdringenden Schichtdicke in einem Wellenlängenbereich von 400nm bis 800nm beziehungsweise 900nm und 1700nm untersucht. Eine eindeutige Abhängigkeit der Transmissivität zugunsten der dünneren Schichten konnte nachgewiesen werden. Beispielsweise bei einer Wellenlänge von 780nm konnte eine Abnahme der Transmissivität von 43,3% auf 33,8% von 0,8mm zu 2,2mm unpigmentierter Haut festgestellt werden. Weiterhin besteht eine Abhängigkeit vom Wellenlängenbereich, wobei bei allen untersuchten Hautdicken ein nahezu linearer Anstieg zwischen 500nm und 780mn zu beobachten war. Auch war eine signifikante Abhängigkeit der Transmissivität vom Pigmentierungsgrad zugunsten der unpigmentierten Haut zu verzeichnen. Hierbei sind als Neuerung die klaren quantitativen Unterschiede zwischen unpigmetierter und pigmentierter Haut hervorzuheben. Beispielhaft hierfür sollen die Proben mit 1,6mm Dicke sein. Bei den Wellenlängen 500nm, 600nm und 780nm konnten Unterschiede von 19,8% zu 5,6%, 24,2% zu 12,1% und 31,9% zu 19,6% zu Lasten der pigmentierten Haut festgestellt werden. Der Vergleich dreier unterschiedlicher Solarzellen bezüglich deren errechneten Transmissionsverhaltens identischer pigmentierter, sowie unpigmentierter Hautproben, machte deutlich wie wichtig das spezifische Wirkungsspektrum solarer Systeme für eine optimale Energieausbeute ist. Die optimale Empfängerstelle für implantierbare Solarzellen sollte gering pigmentiert sein. Operationsbedingt sollte die Schichtdicke der Haut nicht zu dünn gewählt werden, um Abstossungsreaktionen zu vermeiden, jedoch so dünn wie möglich, um ein Höchstmass an Strahlung ausnutzen zu können. Ein Hauptaugenmerk fällt auf den Bereich des Wirkungsoptimums der Solarzellen, welches im höheren UV-Vis Bereich, zwischen 600nm und 800nm, liegt. Perspektivisch ist vor allem das Design der Solarzellen und eine optimale biokompatible Hülle zu erörtern, um ein unkompliziertes Einwachsen zu ermöglichen.
The power supply of medical implants, despite many interesting experimental approaches are still not satisfactory at this level. In this study experimentally the physiological basis of a solar power source for active medical implants were examined by using samples of the skin of the domestic pig. In a first experiment, the dependence of transmissivity of the frequency of light and the thickness of the dermal layer to be penetrated in a range of 400nm to 800nm and 900nm and 1700nm has been studied. A clear dependence of the transmissivity in favor of the thinner layers could be detected. For example, at a wavelength of 780 nm a decrease in the transmissivity of 43.3% to 33.8% from 0.8 mm to 2.2 mm unpigmented skin could be detected. Furthermore, a dependence on the wavelength range, where all studied skinprobes showed an almost linear increase between 500nm and 780mn was observed. Also, a significant dependence of the transmissivity of pigmentation in favor of the non-pigmented skin was noted. The innovation here are a clear quantitative differences between the pigmented and unpigmented skin. Examplary of this will be the sample with 1.6 mm thickness. At the wavelengths 500nm, 600nm and 780nm, differences of 19.8% to 5.6%, 24.2% to 12.1% and 31.9% to 19.6% at the expense of the pigmented skin are noted. The comparison of three different solar cells with respect to the identical calculated optical transmission of pigmented and unpigmented skin samples, made clear the importance of the specific action spectrum of solar systems for optimal energy yield. The ideal recipient site for implantable solar cells should be pigmented low. Because of operational reason, the thickness of the layer should not be too thin to prevent rejection, but as thin as possible in order to exploit the highest level of radiation. A main focus falls on the area of the peak effect of the solar cells, which lies in the higher UV-Vis range between 600nm and 800nm. In the future, especially searching for the design of solar cells and a biocompatible shell is best addressed in order to allow a straightforward ingrowth.
