Elektronika zasilana ciałem człowieka. To nie "Matrix", to cud bioinżynierii

Człowiek sprowadzony do roli baterii, zasilającej jakieś urządzenie, to pomysł znany choćby z „Matriksa”. W pierwszej chwili może wydawać się dość ponury i dehumanizujący, ale w gruncie rzeczy jest stosowany od bardzo dawna.

Przykładem może być choćby dynamo rowerowe, gdzie wysiłek ludzkich mięśni jest – za pomocą roweru i dołączonego do niego mechanizmu – zmieniany w prąd, zasilający oświetlenie. Dokładnie ten sam pomysł znajdziemy również w latarkach, zasilanych wbudowaną dźwignią czy nawet w siłowniach na świeżym powietrzu, gdzie ćwiczący produkują przy okazji prąd dla lamp, oświetlających najbliższą okolicę przy okazji lampy, oświetlające najbliższą okolicę.

Idea ta została w ciekawy sposób wykorzystana w jednym z brazylijskich więzień, gdzie osadzeni mają szansę skrócić sobie wyrok, pedałując całymi dniami na rowerach, zasilających oświetlenie okolic więzienia.

Wyższą formą takiego rozwiązania, zwłaszcza przy zyskujących na popularności gadżetach z kategorii weareabes, jest odzież z wkładkami, wytwarzającymi prąd dzięki ruchom ciała użytkownika. Produkcja energii odbywa się wówczas przy okazji bez angażowania świadomości człowieka – po prostu poruszamy się jak zawsze i nawet, gdy nasze mięśnie muszą się odrobinę więcej napracować, to jest to wysiłek niezauważalny.

Przykładem takiego rozwiązania są na przykład wkładki do butów Solepower, z mechanizmem produkującym prąd pod wpływem uderzenia pięty.

Równie interesujący sposób na wytwarzanie prądu zaproponował w 2013 roku Vodafone, prezentując m.in. śpiwór Recharge, produkujący prąd dzięki różnicom temperatur wewnątrz i na zewnątrz. Użytkownik nie musi robić zupełnie nic – wystarczy, że położy się spać i podłączy do śpiwora swój smartfon, by rano obudzić się z częściowo naładowanym akumulatorem. Podobną technologię znajdziemy również w zasilaczach TAGwear, produkowanych przez firmę Perpetua.

Wszystkie te pomysły, choć interesujące i możliwe do zastosowania już teraz przez każdego z nas, korzystają jednak z jakiegoś pośrednika. Konieczne jest ubieranie specjalnej odzieży, napędzanie kółka dynama czy chodzenie w odpowiednio przystosowanych butach.

A gdyby pozbyć się zewnętrznego pośrednika i generator prądu wszczepić bezpośrednio w ciało człowieka? Może to brzmieć nieco niepokojąco, a etycy zapewne będą mieli różne zastrzeżenia, jednak takie rozwiązania już istnieją i wydają się bardzo dobrym pomysłem. Gdzie je znajdziemy?

Najbardziej naturalnym kierunkiem poszukiwań wydaje się dziedzina, która z założenia ma do czynienia z ingerowaniem w ciało człowieka, czyli medycyna. Jednym z doniosłych wynalazków XX wieku, przedłużającym życie milionom ludzi na całym świecie, jest rozrusznik serca.

Wszczepiane do klatki piersiowej urządzenie stymuluje nasze serce do pracy za pomocą impulsów elektrycznych. Jakie jest ich źródło? Przez lata była to – z czasem coraz doskonalsza – bateria, która jednak wymagała wymiany, oznaczającej zawsze nieco ryzykowną i drogą operację. Problemu nie rozwiązało również zastosowanie tej samej technologii, która zapewnia zasilanie sondom kosmicznym, czyli użycie materiałów promieniotwórczych.

Najnowsze rozwiązania zakładają zasilanie bezprzewodowe i zasilanie urządzenia przez nienaruszoną skórę użytkownika, ale istnieje jeszcze ciekawsza technologia, która dowiodła swojej użyteczności podczas testów na zwierzętach.

Jest nią rozrusznik zasilany generatorem piezoelektrycznym, produkującym prąd w wyniku naprężeń, dostarczanych przez poruszające się mięśnie użytkownika. Choć wydajność takiego rozwiązania jest wciąż bardzo mała, to wystarcza, by zasilić rozrusznik lub – w przyszłości – np. sprzęt, monitorujący nasze funkcje życiowe.

Równie ciekawym kierunkiem poszukiwań źródła energii wydaje się ludzkie ucho, a konkretnie jego część o nazwie ślimak. Nad wykorzystaniem go do produkcji energii pracuje zespół naukowców z Instytutu Technologicznego Massachusetts (MIT) i Uniwersytetu Harvarda, kierowany przez dr Konstantinę Stankovic.

Konstantina Stankovic:

Każda komórka ma potencjał elektryczny, który teoretycznie można wykorzystać, lecz ilość gromadzonej w komórce energii jest niezmiernie mała. W ślimaku ucha wewnętrznego największy potencjał elektryczny gromadzi się na powierzchni tworzonej przez żywe komórki. Ładunek elektrochemiczny jest wynikiem różnicy stężeń jonów potasu i sodu w przewodach ślimakowych i daje około 0,1 V energii, czyli nieco mniej niż jedna dziesiąta napięcia baterii AA.

Przeglądając najnowsze doniesienia ze świata nauki i technologii co najmniej raz na kilka tygodni trafiamy na informację o nowym, przełomowym leku na raka albo o superwydajnych akumulatorach. Być może te drugie już niebawem przestaną budzić emocje, bo po prostu staną się – przynajmniej w swojej konsumenckiej, przeznaczonej do zasilania różnych niewielkich gadżetów wersji – niepotrzebne.

Wizja czerpania energii prosto z mojego ciała wydaje mi się bardzo zachęcająca. Technologia, która na to pozwala już istnieje, choć na razie ogranicza się do urządzeń o bardzo małym zapotrzebowaniu na prąd. Jak każda inna, zapewne i ta zostanie jednak z czasem dopracowana i stanie się znacznie wydajniejsza.

Chętnie zmierzę się wówczas z nieodległą przyszłością, w której wychodząc z domu będę miał do wyboru: wziąć ze sobą powerbank, albo zjeść nieco obfitsze śniadanie i doładować smartfon czy inny gadżet z gniazda, wszczepionego gdzieś na nadgarstku.