רשת SWANS של Georgia Tech מחברת שתלים דרך רקמת הגוף

רוב השתלים, כמו קוצבי לב ומשאבות אינסולין, פועלים באופן מבודד. מהנדסים מ-Georgia Tech בנו מערכת רשתית שמאפשרת להם לתאם ביניהם: האותות מועברים דרך רקמת הגוף במקום אנטנות וגלי רדיו. המחקר פורסם בכתב העת Science.

למה רדיו לא מתאים לגוף

כיום שתלים נשענים בעיקר על Bluetooth Low Energy ו-NFC, אך שניהם מתאימים באופן גרוע להעברת נתונים בגוף, אומר שותף למחקר, המהנדס מ-Georgia Tech אלכס אברמסון. רכיבי Bluetooth פעילים מפחיתים את חיי הסוללה של השתל בעד 90%, ותקשורת רדיו נחלשת במעבר דרך יותר מ-1 סנטימטר של רקמה. רדיו צריך אנטנה, ולכן רכיבי Bluetooth דורשים רוחב של לפחות 5 מילימטרים.

רשת במודל של מערכת העצבים

החלופה של קבוצת אברמסון נקראת SWANS (Smart Wireless Autonomous Networking System). היא נשענת על מוליכות יונית, אותו מנגנון שבו נוירונים יוצרים הפרשי מתח על ידי תנועת יוני נתרן ואשלגן דרך ממברנות, אלא שהאותות עוברים דרך רקמה רגילה במקום עצבים. רכז לביש מכיל את האינטליגנציה והאנרגיה ופולט פולסי מתח של עד 12 וולט. טלאי של מיקרו-מחטים מפלדת אל חלד מעביר את הפולסים לשכבה החיצונית של העור שמוליכה גרוע, ושתלים שניתן להזריק במזרק פועלים בתוך הגוף.

כל השתלים בטווח שלו קולטים את הפולס, אבל רק המכשיר הרצוי מגיב, בערך כמו שאנשים בחדר הומה מסובבים ראש רק לשם שלהם, אומר אברמסון. נגד וקבל קושרים את המתג לשילוב מסוים של עוצמת הפולס ומשכו.

בדיקות ברקמה ובבעלי חיים חיים

השתלים מורכבים מרכיבים פסיביים, ולכן הם כמעט לא צורכים אנרגיה בזמן האזנה, וחיי הסוללה ארוכים פי 15 בהשוואה ל-Bluetooth ול-NFC. השתל המופעל בסוללה באורך 17 מילימטרים, רוחב 3 מילימטרים ועובי 1.1 מילימטרים ונכנס למחט של 6 gauge. ברקמת הבטן של חזיר, פולס של 10 וולט יצר גרדיאנט מתח ברוחב של יותר מ-30 סנטימטרים ובעומק של 14 סנטימטרים.

בחולדות חיות, האותות הגיעו לשתלים שהושתלו מתחת לעור, בחלל הבטן ובקיבה. חיישנים שהוצמדו לגפיים הקדמיות גרמו לפולס שהגיע לשתל בגף האחורי וגרם לגף לרעוד, ואילו המשדר מוליך את האות רק בטמפרטורה מעל 40 מעלות. במהלך מחקר בן חודשיים, רקמת צלקת של עד 1 מילימטר גדלה סביב השתלים, אך העלאת מתח בטווח בטוח שמרה על הקשר.

מה SWANS לא יכולה לעשות

SWANS לא יכולה להעביר הרבה נתונים, וזו בחירה מכוונת: היא מעבירה רק מידע מרכזי, כמו מדדי טמפרטורה, בין חלקי הגוף, ועדיין לא נבדקה בבעלי חיים גדולים או בבני אדם. לדברי אברמסון, המערכת מתחברת בקלות לשתלים קיימים ואינה תלויה בחיישן או במפעיל.