Manusia itu kompleks mesin, dengan bagian bergerak yang menekuk, meremas, meregang, mengalir, bergetar, dan berdetak. Para ilmuwan sekarang menyambungkan ke sumber energi ini untuk memecahkan masalah umum yang menimpa sensor, perangkat yang dapat dikenakan, dan perangkat medis implan — baterai kosong yang ditakuti.

Perangkat yang diberdayakan sendiri oleh desain bisa menjadi solusinya, dan para peneliti telah menemukan bahwa tubuh manusia itu sendiri dapat menjadi sumber daya yang berguna — tepat pada waktunya untuk menggerakkan pasar perangkat yang dapat dikenakan yang meledak. “Electroceuticals” mulai menantang obat-obatan dalam kedokteran, sehingga lebih banyak orang akan bergantung pada perangkat seperti elektrostimulator implan dan alat pacu jantung agar tetap sehat.

“Biobatteries” dan pemulungan energi dapat membuat perangkat ini hemat energi, menghilangkan kebutuhan akan operasi invasif untuk mengganti baterai yang mati. Sebagai bonus, dunia nirkabel ini akan menghindari kabel pengisi daya yang ditanamkan terlepas atau terinfeksi — masalah yang terlalu umum saat ini.

Para ilmuwan telah mengerjakan perangkat bertenaga tubuh sejak awal 2000-an — hingga sekarang, teknologi tersebut terlalu haus energi untuk sejumlah kecil listrik yang dapat diambil dari manusia. Namun setelah dua dekade kemajuan, perangkat saat ini mengkonsumsi energi dalam jumlah sangat rendah, membuka gerbang ke banyak sekali ide dan prototipe yang menarik daya dari orang-orang.

Pembangkit tenaga seluler

Sel-sel Anda pada dasarnya adalah baterai—baterai biokimia yang mengubah bahan bakar manis menjadi energi. Startup Jerman CELTRO memanfaatkan sumber daya hidup ini dengan memanfaatkan susunan microneedles untuk memanen energi dalam jumlah kecil dari ratusan ribu sel. Produk pertama CELTRO adalah alat pacu jantung mungil yang otonom. “Kontraksi otot, seperti jantung, dimulai pada satu titik dan kemudian menjalar ke seluruh otot jantung,” kata CEO dan salah satu pendiri Gerd Teepe. “Ide kami adalah memanen energi di banyak titik untuk menggunakan efek longsoran salju ini.” Selain mengumpulkan energi, microneedles multifungsi akan dicolokkan ke jaringan jantung untuk memantau jantung dan memberikan dorongan listrik yang membantu memulihkan kecepatan, jika diperlukan. Pada tahun 2021, CELTRO menggalang dana awal untuk studi pembuktian konsep berbasis laboratorium.

sel bahan bakar kertas

Startup Perancis BeFC sedang membangun biobatteries dengan kredensial hijau. Sel bahan bakarnya menggunakan lapisan karbon, selulosa, dan glukosa—ditambah sedikit enzim eksklusif. Menambahkan setetes cairan—katakanlah, darah atau air seni—menimbulkan reaksi yang menghasilkan listrik. Tambalan kertas dapat memberi daya pada perangkat diagnostik sekali pakai dan sensor pemantauan berkelanjutan, seperti package pemantauan glukosa untuk penderita diabetes. Setelah digunakan, sel bahkan dapat dikomposkan—tidak seperti baterai mini lainnya yang akhirnya dibuang atau dibakar. BeFC saat ini sedang mengumpulkan dana Seri A dan berharap dapat memasuki pasar pada tahun 2024 dengan produk pertamanya.

Hatiku yang bergetar

CAIRDAC yang berbasis di Paris sedang merancang alat pacu jantung yang ditenagai oleh jantung itu sendiri. Alat pacu jantung tanpa timahnya dikemas ke dalam kapsul yang berisi pemanen energi piezoelektrik—pendulum yang berayun melalui detak jantung, aliran darah, dan getaran. Osilasi diubah menjadi listrik dan disimpan hingga perangkat merasakan bahwa jantung membutuhkan sentakan untuk mengatur ulang ritme. Startup baru-baru ini mengumpulkan € 17 juta (sekitar $ 18,3 juta) dalam pembiayaan Seri A untuk melanjutkan pengujian praklinis dan beralih ke uji coba manusia.

Penerangan inside

Panel surya menjadi pemandangan rumah tangga yang umum, dan mereka juga akan segera menerangi teknologi medis. Para peneliti dari Monash College di Melbourne, Australia, telah menemukan bahwa panel surya yang ditempatkan di bawah kulit masih menghasilkan listrik hingga 10 persen lebih banyak dibandingkan dengan yang terkena sinar matahari langsung—cukup untuk memberi daya pada sensor konsumsi extremely rendah. Beberapa jam di bawah sinar matahari dapat menjalankan sensor suhu yang dapat ditanamkan selama 24 jam, dan para peneliti mengatakan tempat terbaik untuk itu adalah di antara leher dan bahu.

Jantung pembangkit listrik tenaga air

Turbin mini dapat memanfaatkan aliran darah dan mengubahnya menjadi listrik, menurut para peneliti di College of Bern di Swiss. Mereka telah merancang turbin berbentuk torpedo yang dapat ditanamkan ke pembuluh darah di jantung, menghasilkan listrik dari aliran darah, seperti pembangkit listrik tenaga air. Tantangan besar, yang belum terpecahkan, adalah bagaimana menghindari pembentukan gumpalan darah pada bilah turbin, tetapi dalam simulasi laboratorium, turbin menghasilkan energi yang cukup untuk menggerakkan alat pacu jantung tanpa timah yang tersedia secara komersial.

Tambalan piezo

Startup Italia PiezoSkin mengatakan telah mengembangkan patch kulit piezoelektrik ultra-tipis yang secara bersamaan dapat mengukur gerakan dan menarik daya darinya. Dalam sebuah penelitian, tambalan digunakan untuk memantau gerakan leher pada orang dengan disfagia, atau kesulitan menelan — tetapi movie biokompatibel perusahaan juga dapat mengambil daya dari gerakan dan getaran tubuh lainnya untuk sensor dan perangkat yang dapat dikenakan.

Merasa panas

Manusia memancarkan sekitar 100 watt per hari dalam energi panas, dan menurut startup Swiss Mithras, memanfaatkan panas ini dapat memberi daya pada biosensor yang dapat dipakai dan bahkan perangkat implan. Generator termoelektriknya, yang dikenal sebagai TEG, menghasilkan listrik dengan memanfaatkan perbedaan suhu antara tubuh dan lingkungan. Mithras memperkirakan bahwa dengan perbedaan 5 derajat Celsius, tambalan kulit TEG seluas 12 sentimeter persegi dapat memberi daya sepenuhnya pada implan rumah siput.

Artikel ini awalnya diterbitkan di majalah WIRED UK edisi Januari/Februari 2023.