Организм превратили в линию связи между медицинскими устройствами: сигналы от носимых датчиков прошли через ткани и заставили импланты управлять движением конечностей. Инженеры из Georgia Tech описали систему 24 сентября в Science. Вместо Bluetooth или NFC она использует проводимость тканей и передаёт короткие электрические импульсы между устройствами.
Носимый модуль создаёт кратковременное электрическое поле, которое распространяется через тело. Имплант реагирует только тогда, когда параметры импульса совпадают с настройками его транзисторной схемы. Такой подход позволяет адресовать разные устройства без отдельной радиосвязи и крупных антенн, а основную обработку данных оставить внешнему модулю.
Главное преимущество схемы связано с энергопотреблением и размером. Импланты почти не расходуют энергию, пока ждут команду, поэтому коммуникационные компоненты можно уменьшить до размеров, подходящих для введения через иглу. Авторы также получили более чем десятикратное увеличение зоны связи в тканях по сравнению с Bluetooth, который заметно теряет сигнал внутри организма.
Работу проверили на крысах. Датчики движения закрепили на передних конечностях, а нейростимуляторы подключили к седалищным нервам задних лап. Когда животное двигало передней лапой, носимый блок передавал импульс через ткани, после чего нужный имплант стимулировал нерв и вызывал сокращение мышц соответствующей задней конечности. Так команда смогла раздельно управлять обеими лапами.
Эксперимент показал не восстановление естественной нервной функции, а возможность связать удалённые датчики и исполнительные устройства в одну сеть. Система также активировала электронику под кожей, в брюшной полости и желудочно-кишечном тракте. Похожие нейроинтерфейсы уже подключали напрямую к живому нерву, а новая архитектура позволяет обойтись без отдельного радиоканала для каждого импланта.
Пропускная способность остаётся ограниченной. Архитектура рассчитана прежде всего на простые команды и редкие события, например сигнал «включить» или «выключить», а не на передачу больших потоков данных. Более сложные вычисления выполняет внешний носимый узел. Разработчики оценивают, что небольшой исполнительный модуль при одном срабатывании в день может работать около года.
До применения у людей технологии ещё далеко. Клинических испытаний пока не проводили, а принцип работы подтвердили на лабораторных животных и образцах тканей. Небольшие электрические импульсы не повредили исследованные ткани, однако дальнейшие тесты должны подтвердить долговременную безопасность и стабильность связи. В перспективе такая сеть сможет объединять датчики, нейростимуляторы и системы доставки лекарств.
