Teknologi Baterai untuk Implan Elektronik

Di masa mendatang, pengembangan perangkat sel surya dapat memperkuat fungsi peralatan medis. Misalnya, dikembangkan untuk implan elektronik. Bagaimana teknik pengembangannya?

Kemampuan sel surya untuk memanen energi dari matahari, bahkan di bawah lapisan kulit menghasilkan banyak manfaat dalam bidang teknologi medis.

Gagasan menggunakan sel surya yang ditempatkan di bawah kulit sebagai sumber energi terus dikembangkan. Sumber energi ini mampu mengisi ulang perangkat medis berupa elektronik implan secara terus menerus. Dan ini merupakan salah satu hal yang potensial di bidang medis dan memungkinkan dikembangkan di masa depan.

Sejumlah ilmuwan di University of Bern di Swiss berhasil menyelesaikan sebuah rumus matematika dan menemukan bahwa sel surya berukuran 3,6 sentimeter persegi merupakan ukuran sel surya yang diperlukan bagi kehidupan. Yakni menghasilkan daya yang cukup selama musim dingin dan musim panas untuk menyalakan sebuah alat pacu jantung yang khas.

Studi ini merupakan studi pertama yang mampu memberikan data secara nyata tentang potensi penggunaan sel surya untuk perangkat listrik seperti alat pacu jantung dan stimulator otak dalam.

Menurut peneliti sekaligus penulis riset, Lukas Bereuter, menggunakan pembangkit listrik dari sel surya yang diletakan di bawah kulit akan menyelamatkan pasien dari ketidaknyamanan. Ini disebabkan pasien harus terus menjalani berbagai prosedur seperti mengubah perangkat baterai yang digunakan pada perangkat implan elektronik.

Menurut Beruter, kebanyakan implan elektronik yang ada saat ini merupakan implan elektonik bertenaga baterai. Yakni ukuran dari implan elektonik ini sangat bergantung pada ukuran baterai dan juga volume baterai yang diperlukan untuk menjamin umur baterai yang panjang.

Bila daya di baterai tersebut habis, maka penggunaanya harus menjalani prosedur untuk mengisi ulang baterai atau bahkan mengganti implan elektronik tersebut. Dalam kebanyakan kasus ketika baterai implan elektronik kehabisan energi, ini berarti bahwa pasien harus menjalani prosedur penggantian implan.

Terkadang prosedur penggantian baterai implan elektronik ini tidak hanya mahal dan membuat stres tersendiri pada pengguna implan elektonik, prosedur penggantian ini juga dapat memicu adanya sejumlah komplikasi medis lainnya. Keharusan menggunakan baterai primer juga mempengaruhi ukuran perangkat.

Berbagai kelompok penelitian baru-baru ini mengembangkan prototipe sel surya elektronik kecil yang dapat dilakukan di bawah kulit dan dapat digunakan untuk mengisi ulang perangkat medis. Sel surya bekerja dengan mengubah cahaya dari matahari yang menembus permukaan kulit menjadi energi untuk menghidupkan perangkat implan eletronik yang digunakan.

Untuk menyelidiki kelayakan hidup yang real dari generator energi yang dapat diisi ulang seperti ini, Bereuter dan rekan-rekannya mengembangkan perangkat yang khusus dirancang sebagai perangkat pengukuran surya yang dapat mengukur daya output yang dihasilkan. Sel-sel yang hanya 3,6 sentimeter persegi, membuat mereka cukup kecil untuk ditanamkan jika memang diperlukan.

Sebagai uji coba, masing-masing dari sepuluh perangkat ditutupi oleh filter optik untuk mensimulasikan bagaimana sifat kulit yang akan mempengaruhi seberapa baik matahari menembus lapisan kulit. Perangkat ini kemudian dipakaikan di lengan 32 relawan di Swiss selama satu minggu selama musim panas, musim gugur dan musim dingin.

Tidak peduli apa musim, dari uji coba tersebut, pada sel-sel kecil tersebut selalu ditemukan energi dari 5 sampai 10 microwatt yang dihasilkan dari pemanenan energi surya. Energi yang dihasilkan lebih dari 5 sampai 10 microwatts tersebut dapat digunakan untuk alat pacu jantung yang khas.

Dengan output daya terendah dari peserta, masih didapat 12 microwatts rata-rata dari kemampuan menghasilkan energi dari sel-sel kecil ini. "Berarti secara keseluruhan diperoleh sebuah kekuatan yang benar-benar cukup untuk menghidupkan perangkat semisal alat pacu jantung atau setidaknya memperpanjang umur implan aktif lainnya," kata Bereuter.

"Dengan menggunakan perangkat panen energi seperti sel surya untuk daya implan, penggantian perangkat dapat dihindari dan ukuran perangkat dapat dikurangi secara dramatis," tambah Bereuter.

Bereuter percaya bahwa hasil penelitian ini dapat ditingkatkan dan diterapkan untuk setiap perangkat mobile, aplikasi tenaga surya lainnya pada manusia. Aspek seperti daerah tangkapan sinar matahari dari sel surya, efisiensi dan ketebalan kulit pasien, menurut Bereuter, tetap harus dipertimbangkan.nik/berbagai sumber/E-6