Die Anfrage zur Informationsbeschaffung (RFI) „Energy Harvesting Implantable Health Monitoring Solutions” (Energiegewinnende implantierbare Lösungen zur Gesundheitsüberwachung) der US-amerikanischen Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) zielt darauf ab, „selbstversorgende energiegewinnende medizinische Geräte” zu entwickeln.
Da Uncle Sam nicht jedes Mal, wenn die Batterie eines medizinischen Implantats gewechselt oder aufgeladen werden muss, in den Körpern seiner Soldaten herumstochern möchte, soll mit der RFI „Energy harvesting implantable health monitoring solutions” (Implantierbare Lösungen zur Gesundheitsüberwachung mit Energiegewinnung) der DARPA untersucht werden, ob Energy Harvesting die Stromversorgung implantierbarer Geräte grundlegend verändern kann.
Im weitesten Sinne bedeutet Energy Harvesting, Energie aus natürlichen Quellen zu gewinnen.
Im Fall der DARPA geht es darum, Energie aus dem menschlichen Körper selbst durch Bewegung, Wärme oder elektrochemische Mittel zu gewinnen, um den „steigenden Bedarf an minimalinvasiven, ferngesteuerten und autonomen medizinischen Implantaten für neurologische, kardiologische und andere Anwendungen” zu decken.
„Wir suchen nach Konzepten, die das Potenzial haben, die Landschaft der Stromversorgung implantierbarer Geräte grundlegend zu verändern, und sind offen für eine Vielzahl technischer Ansätze, mit denen eine langfristige, selbsttragende Energiegewinnung/-erzeugung erreicht werden kann, um sichere, zuverlässige und langlebige implantierte medizinische Geräte zu ermöglichen.“
DARPA, RFI zu implantierbaren Lösungen zur Gesundheitsüberwachung mit Energiegewinnung, August 2025
Der Hauptansprechpartner für diese RFI ist der DARPA-Programmmanager Dr. Pedro Irazoqui.
Dr. Irazoqui kam im Januar 2024 als Programmdirektor zur DARPA. Zuvor hatte er leitende Positionen an der Johns Hopkins University und der Perdue University inne, wo er sich auf „tragbare und implantierbare drahtlose medizinische Geräte zur Behandlung verschiedener neurologischer Erkrankungen” spezialisierte.
Er ist außerdem derzeit Programmleiter von mindestens drei weiteren DARPA-Forschungsprogrammen, über die wir hier auf The Sociable berichtet haben:
- CoasterChase, das darauf abzielt, die Stressreaktion von Soldaten unter extremen Bedingungen zu mildern, indem es eine einnehmbare Plattform schafft, die die Neuronen im Dünndarm stimuliert.
- Alert WARfighter Enablement (AWARE), das darauf abzielt, die Wachsamkeit nach Schlafentzug zu erhöhen, indem es das Gehirn von Menschen mit nahinfrarotem Licht bestrahlt, das bei Erfolg in der Lage wäre, Medikamente in ihrem Körper nach Bedarf zu aktivieren und zu deaktivieren.
- Bridging the Gap Plus (BG+), das darauf abzielt, natürliche Funktionen wie Atmung, Darm- und Blasenkontrolle, Bewegung, Tastsinn und Propriozeption wiederherzustellen, die bei einer Schädigung des Rückenmarks verloren gehen können.
„Die vorgeschlagene Lösung sollte an verschiedene Implantationsorte angepasst werden können, darunter unter anderem subkutane und intramuskuläre Stellen, sodass sie überall am Körper eingesetzt werden kann, wo sie benötigt wird.“
DARPA, RFI zu implantierbaren Lösungen zur Gesundheitsüberwachung mit Energiegewinnung, August 2025
Für die Zwecke dieser Informationsanfrage sucht die Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Pentagon speziell nach Informationen zu Technologien, die folgende Bereiche abdecken:
- Energiegewinnungsmechanismen: Wir sind offen für folgende Ansätze, beschränken uns jedoch nicht darauf:
- Mechanische Verfahren (piezoelektrisch, triboelektrisch, thermisch).
- Biobrennstoffzellen, einschließlich der enzymatischen Umwandlung von Biomolekülen in elektrische Energie.
- Andere neuartige Ansätze zur Energiegewinnung – alle innovativen Konzepte sind willkommen.
- Materialien: Alle Komponenten, die mit dem Körper in Kontakt kommen, müssen aus biokompatiblen Materialien hergestellt sein, die mindestens die relevanten Normen der ISO 10993 erfüllen.
- Leistungsanforderungen:
- Leistungsabgabe: Es ist eine durchschnittliche Leistungsdichte von mindestens 100 µW/cm² erforderlich.
- Lebensdauer: Das Energy-Harvesting-System muss unter physiologischen Bedingungen mindestens ein (1) Jahr lang ununterbrochen betrieben werden können.
- Implantierbarkeit: Die vorgeschlagene Lösung sollte an verschiedene Implantationsorte angepasst werden können, darunter unter anderem subkutane und intramuskuläre Stellen, sodass sie überall im Körper eingesetzt werden kann, wo sie benötigt wird.
„Das Energy-Harvesting-System muss unter physiologischen Bedingungen mindestens ein (1) Jahr lang ununterbrochen betrieben werden können.“
DARPA, Energy Harvesting Implantable Health Monitoring Solutions RFI, August 2025
Laut AZO Materials „können piezoelektrische Materialien die durch Körperbewegungen erzeugte biomechanische Energie als Energiequelle für implantierbare medizinische Geräte nutzen“.
Darüber hinaus „werden piezoelektrische Mikropumpen die Verfahren zur Verabreichung von Medikamenten durch eine höhere Präzision und Genauigkeit revolutionieren“ und „piezoelektrische tragbare Gesundheitsmonitore, die kontinuierlich Vitalparameter überwachen und potenzielle Gesundheitsprobleme in Echtzeit erkennen, können die Zukunft des Gesundheitswesens revolutionieren“.
Allgemeiner gesagt haben Mechanismen wie Piezoelektrik und Triboelektrik „bewiesen, dass sie effizient elektrische Energie aus allgegenwärtigen mechanischen Energiequellen wie Wind, Wasserwellen/-strömungen, Regentropfen, Vibrationen, menschlichen Bewegungen, Organen usw. gewinnen können“, so eine im Oktober 2021 in Nano Energy veröffentlichte Studie.
Triboelektrische Energie ist ein weiterer Mechanismus, der aus Körperbewegungen gewonnen werden kann.
Eine in Nanomaterials veröffentlichte Studie erklärt, dass triboelektrische Nanogeneratoren (TENGs) „sich als biomechanische Energieerzeuger mit dem größten Potenzial für eine bessere biologische Verträglichkeit, hohe Energieumwandlungseffizienz, größere Materialquellen und einfachere Herstellung hervorheben“.
Weitere Anwendungsbeispiele aus der Praxis: „Eine mit TENGs ausgestattete, selbstversorgende und selbstfunktionale Socke zeigte eine hervorragende Energiegewinnungseffizienz und eine Vielzahl von physiologischen Signalüberwachungsleistungen (einschließlich Gangart, Kontaktkraft, Schweißmenge usw.).“
Und wenn es um die Gewinnung von Wärmeenergie geht, „versprechen thermoelektrische Geräte, kontinuierlich Abwärme aus dem menschlichen Körper zu gewinnen, um den Energieverbrauch personalisierter Gesundheitsplattformen zu decken“, so eine kürzlich in Smart Medicine veröffentlichte Studie.
„Wir begrüßen Einreichungen, die neuartige und ambitionierte Konzepte beschreiben, die mit hochwirksamer, transformativer Forschung im Einklang stehen und zu bahnbrechenden Innovationen im Bereich der medizinischen Geräte mit eigener Energieversorgung führen können.“
DARPA, RFI zu implantierbaren Lösungen zur Gesundheitsüberwachung mit Energiegewinnung, August 2025
Während „piezoelektrische und triboelektrische Generatoren nur periodisch Energie liefern, abhängig von der Arbeitsumgebung […], kann der menschliche Körper kontinuierlich Wärmeenergie von etwa 20 mW cm−2 abgeben.“
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es bei der mechanischen Energiegewinnung für medizinische Geräte um Energie geht, die vom Körper durch Bewegung und Wärme erzeugt wird.
Alle diese physikalischen Energieumwandlungsmethoden „basieren auf komplexen Maschinen und stellen eher einen technischen als einen biologischen Ansatz dar. Sie sind in hohem Maße von der körperlichen Aktivität von Menschen/Tieren und den Umgebungsbedingungen abhängig“, so eine 2015 in Bioelectric Medicine veröffentlichte Studie.
„Das Ziel besteht darin, Lösungen zu finden, die eine kontinuierliche, zuverlässige Stromversorgung gewährleisten, um fortschrittliche implantierbare Funktionen zu ermöglichen.“
DARPA, RFI zu implantierbaren Lösungen zur Energiegewinnung für die Gesundheitsüberwachung, August 2025
Ein weiterer Bereich, den DARPA für medizinische Geräte mit eigener Energieversorgung untersucht, betrifft Biobrennstoffzellen, die ebenfalls Energie aus dem Körper gewinnen, jedoch durch Enzyme und andere elektrochemische Aktivitäten.
Laut der Studie „Bioelectric Medicine“ sind „Methoden, die auf der inneren physiologischen Aktivität statt auf physikalischer/mechanischer Aktivität basieren, aufgrund der relativ stabilen physiologischen Bedingungen in einem lebenden Körper für die Energiegewinnung wesentlich zuverlässiger“.
„Implantierte Geräte zur Stromerzeugung auf biologischer Basis sind am biokompatibelsten und vielversprechendsten […] Natürliche biologische Elemente, in der Regel Enzyme, die mit Elektroden in implantierbaren bioelektrochemischen Systemen, typischerweise Biobrennstoffzellen, verbunden sind, haben sich als äußerst wichtig erwiesen.”
„Energy Harvesting bietet einen vielversprechenden Weg, um diese Herausforderungen zu bewältigen, da es einen langfristigen Betrieb ermöglicht, die Belastung für den Patienten verringert und neue Möglichkeiten für medizinische Eingriffe in vivo eröffnet.“
DARPA, Energy Harvesting implantable health monitoring solutions RFI, August 2025
Während sich diese spezielle DARPA-RFI auf die Energiegewinnung für selbstversorgende „implantierbare Gesundheitsüberwachungslösungen“ konzentriert, könnte die Technologie selbst eines Tages zur Stromversorgung jeder Art von implantierbaren Geräten genutzt werden, nicht nur für medizinische Zwecke.
Das Pentagon und tatsächlich Regierungen auf der ganzen Welt streben danach, Menschen und Maschinen nicht nur zu therapeutischen Zwecken, sondern auch zur Steigerung der menschlichen Leistungsfähigkeit miteinander zu verschmelzen.
Diese kommende Ära des Transhumanismus schreitet im militärischen Bereich mit dem Ziel, Supersoldaten zu schaffen, mit voller Kraft voran, aber sie findet auch im privaten Sektor mit Unternehmen wie Elon Musks Neuralink statt.
Die DARPA befasst sich mit Spitzenforschung und -entwicklung für militärische Zwecke, aber wenn diese RFI jemals zu einem vollständig finanzierten Forschungsprogramm wird, könnte dies die Landschaft der implantierbaren Geräte für immer grundlegend verändern und uns gleichzeitig dazu bringen, zu hinterfragen, was es bedeutet, Mensch zu sein.
Quellen: PublicDomain/sociable.co am 06.09.2025
