Giấc mơ pin vĩnh cửu đang thành hiện thực?

Các thiết bị tự cung cấp năng lượng theo thiết kế có thể là giải pháp và nhà nghiên cứu phát hiện bản thân cơ thể con người có thể là một nguồn năng lượng tiện dụng - đúng lúc để cung cấp năng lượng cho thị trường thiết bị đeo đang bùng nổ. “Điện” đang bắt đầu thách thức dược phẩm trong y học, vì vậy nhiều người sẽ phụ thuộc vào nhiều thiết bị như máy kích thích điện cấy ghép và máy điều hòa nhịp tim để duy trì sức khỏe.

“Pin sinh học” và khả năng thu gom năng lượng giúp cho những thiết bị này trở nên tự chủ về năng lượng, loại bỏ nhu cầu phẫu thuật xâm lấn để thay thế pin đã chết. Ngoài ra, thế giới không dây này sẽ tránh được việc cáp sạc cấy ghép bị bung ra hoặc bị nhiễm bệnh - những vấn đề quá phổ biến ngày nay. Các nhà khoa học nghiên cứu thiết bị chạy bằng cơ thể từ đầu những năm 2000 - cho đến nay, công nghệ này quá ngốn năng lượng đối với một lượng điện nhỏ có thể thu được từ con người. Nhưng sau hai thập kỷ tiến bộ, mọi thiết bị ngày nay tiêu thụ lượng năng lượng cực thấp, mở ra cánh cửa cho vô số ý tưởng và nguyên mẫu thu hút sức mạnh từ con người.

Nguồn năng lượng vô hạn

Các tế bào của bạn về cơ bản là một nguồn pin - loại pin sinh hóa chuyển đổi nhiên liệu có đường thành năng lượng. Công ty khởi nghiệp CELTRO của Đức đang khai thác nguồn năng lượng sống này bằng cách sử dụng các dãy vi kim để thu hoạch những lượng năng lượng cực nhỏ từ hàng trăm nghìn tế bào. Sản phẩm đầu tiên của CELTRO là máy điều hòa nhịp tim nhỏ tự trị. Giám đốc điều hành và đồng sáng lập Gerd Teepe, cho biết: “Sự co cơ, giống như tim, bắt đầu tại một điểm và sau đó lan truyền qua toàn bộ cơ tim. Ý tưởng của chúng tôi là thu năng lượng ở nhiều điểm để sử dụng hiệu ứng tuyết lở này”. Ngoài việc thu hoạch năng lượng, mạng lưới kim siêu nhỏ đa chức năng sẽ cắm vào mô tim để theo dõi tim và cung cấp một sự tăng cường điện giúp khôi phục nhịp tim, nếu cần. Năm 2021, CELTRO đã gây quỹ hạt giống cho các nghiên cứu bằng chứng về khái niệm dựa trên phòng thí nghiệm.

Pin nhiên liệu giấy

Công ty khởi nghiệp BeFC của Pháp xây dựng pin sinh học với thông tin xác thực xanh. Pin nhiên liệu của BeFC sử dụng nhiều lớp carbon, cellulose và glucose - cộng với một lượng enzyme nhất định. Thêm một giọt chất lỏng - chẳng hạn như máu hoặc nước tiểu - sẽ tạo ra một phản ứng sinh ra điện. Các miếng dán giấy có thể cung cấp năng lượng cho thiết bị chẩn đoán sử dụng một lần và cảm biến theo dõi liên tục, chẳng hạn như bộ dụng cụ theo dõi lượng glucose dành cho người mắc bệnh tiểu đường. Sau khi sử dụng, chúng thậm chí có thể được làm phân trộn - không giống như những loại pin thu nhỏ khác cuối cùng sẽ được đưa vào thùng hoặc đốt. BeFC hiện đang huy động vốn và dự kiến tung ra thị trường vào năm 2024 với những sản phẩm đầu tiên.

Trái tim rung động của tôi

CAIRDAC có trụ sở tại Paris (Pháp) thiết kế máy điều hòa nhịp tim chạy bằng chính… trái tim. Máy điều hòa nhịp tim không chỉ được đóng gói trong một viên nang chứa bộ thu năng lượng áp điện - một con lắc dao động theo nhịp tim, lưu lượng máu và rung động. Mọi dao động được chuyển đổi thành điện năng và được lưu trữ cho đến khi thiết bị cảm nhận được rằng tim cần rung lên để thiết lập lại nhịp điệu. Công ty khởi nghiệp gần đây đã huy động được 17 triệu euro (khoảng 18,3 triệu USD) để tiếp tục thử nghiệm tiền lâm sàng và tiến tới thử nghiệm trên người.

Chiếu sáng nội thất

Tấm pin mặt trời đang trở thành vật dụng phổ biến trong gia đình và chúng cũng có thể sớm hỗ trợ công nghệ y tế. Một nhóm nhà nghiên cứu từ Đại học Monash ở Melbourne (Australia) phát hiện tấm pin mặt trời đặt dưới da tạo ra lượng điện năng nhiều hơn tới 10% so với tấm pin mặt trời trực tiếp - đủ cung cấp năng lượng cho một cảm biến tiêu thụ cực thấp. Một vài giờ dưới ánh nắng mặt trời có thể chạy cảm biến nhiệt độ cấy ghép trong 24 giờ và nhóm nhà nghiên cứu cho biết vị trí tốt nhất cho nó là giữa cổ và vai.

Trái tim… thủy điện

Theo một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Bern ở Thụy Sĩ, tua-bin mini có thể khai thác lưu lượng máu và biến nó thành điện năng. Họ thiết kế tuabin hình ngư lôi có thể cấy vào mạch máu trong tim, tạo ra điện từ dòng máu - giống như nhà máy thủy điện. Một thách thức lớn vẫn chưa được giải quyết là làm thế nào để tránh hình thành cục máu đông trên các cánh của tua-bin. Nhưng trong các mô phỏng trong phòng thí nghiệm, tuabin đã tạo ra đủ năng lượng để cung cấp năng lượng cho những máy tạo nhịp tim không chì có sẵn trên thị trường.

Bản vá Piezo

Công ty khởi nghiệp PiezoSkin của Italia cho biết họ đã phát triển một miếng dán da áp điện siêu mỏng có thể đo đồng thời mọi chuyển động cơ thể và thu năng lượng từ chúng. Trong một nghiên cứu, công ty sử dụng miếng dán theo dõi chuyển động của cổ ở những người mắc chứng khó nuốt - nhưng màng tương thích sinh học của công ty cũng có thể thu năng lượng từ mọi chuyển động và rung động khác của cơ thể cho cảm biến và thiết bị đeo.

Cảm nhận sức nóng

Con người tỏa ra khoảng 100 watt năng lượng nhiệt mỗi ngày và theo công ty khởi nghiệp Mithras của Thụy Sĩ, việc khai thác nhiệt này có thể cung cấp năng lượng cho những cảm biến sinh học đeo được và thậm chí cả những thiết bị cấy ghép. Máy phát nhiệt điện của công ty, được gọi là TEG, tạo ra điện bằng cách khai thác sự chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường.Mithras ước tính với sự chênh lệch 5 độ C, một miếng da TEG 12cm vuông hoàn toàn có thể cung cấp năng lượng cho một ốc tai điện tử.