Georgia Tech'in SWANS ağı implantları vücut dokusuyla bağlıyor

Kalp pilleri ve insülin pompaları gibi implantların çoğu yalıtılmış halde çalışır. Georgia Tech mühendisleri, birbirleriyle koordinasyon sağlamalarına olanak tanıyan ağ bağlantılı bir sistem kurdu: sinyaller antenler ve radyo dalgaları yerine vücut dokusu üzerinden iletilir. Araştırma Science dergisinde yayımlandı.

Radyo vücuda neden uygun değil

Bugün implantlar çoğunlukla Bluetooth Low Energy ve NFC'ye dayanıyor, ancak ikisi de vücutta veri iletimi için kötü uygun, diyor araştırmanın ortak yazarı, Georgia Tech mühendisi Alex Abramson. Etkin Bluetooth bileşenleri implantın pil ömrünü %90'a kadar azaltıyor ve radyo iletişimi 1 santimetreden fazla dokudan geçerken zayıflıyor. Radyo bir anten gerektirir, bu yüzden Bluetooth bileşenleri en az 5 milimetre genişliğe ihtiyaç duyar.

Sinir sistemini model alan ağ

Abramson'ın grubunun alternatifi SWANS (Smart Wireless Autonomous Networking System) olarak adlandırılıyor. İyonik iletkenliğe dayanıyor; nöronların sodyum ve potasyum iyonlarını zarlardan geçirerek voltaj farkı oluşturduğu mekanizmanın aynısı, ancak sinyaller sinirler yerine sıradan doku üzerinden ilerliyor. Giyilebilir bir merkez zekâyı ve enerjiyi barındırıyor ve 12 volta kadar voltaj darbeleri yayıyor. Paslanmaz çelik mikroiğnelerden oluşan bir yama, darbeleri derinin zayıf ileten dış katmanına aktarıyor; şırıngayla verilen implantlar ise vücut içinde çalışıyor.

Menzilindeki tüm implantlar darbeyi yakalar, ancak yalnızca gereken cihaz yanıt verir; kabaca kalabalık bir odada insanların yalnızca kendi adlarına dönmesi gibi, diyor Abramson. Bir direnç ve kondansatör, anahtarı darbe gücü ve süresinin belirli bir kombinasyonuna bağlar.

Doku ve canlı hayvanlarda testler

İmplantlar pasif bileşenlerden oluşur, bu nedenle dinlerken neredeyse hiç enerji harcamazlar ve pil ömrü Bluetooth ve NFC'ye kıyasla 15 kat daha fazladır. Pilli implant 17 milimetre uzunluğunda, 3 milimetre genişliğinde ve 1,1 milimetre kalınlığındadır ve 6 gauge iğneye sığar. Domuz karın dokusunda, 10 voltluk bir darbe 30 santimetreden fazla genişlikte ve 14 santimetre derinlikte voltaj gradyanı oluşturdu.

Canlı sıçanlarda sinyaller deri altına, karın boşluğuna ve mideye yerleştirilen implantlara ulaştı. Ön bacaklara bağlanan sensörler, arka bacaktaki implanta ulaşan bir darbe tetikledi ve bacağı seğirtti; verici ise sinyali yalnızca 40 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda iletiyor. İki aylık araştırma boyunca implantların çevresinde 1 milimetreye kadar skar dokusu büyüdü, ancak güvenli aralıkta voltajın artırılması bağlantıyı korudu.

SWANS ne yapamaz

SWANS çok fazla veri iletemez ve bu bilinçli bir seçimdir: yalnızca sıcaklık ölçümü gibi temel bilgileri vücut bölümleri arasında iletir ve henüz büyük hayvanlarda veya insanlarda test edilmemiştir. Abramson'a göre sistem mevcut implantlara kolayca bağlanır ve sensör veya aktüatörden bağımsızdır.