Новая беспроводная технология позволяет имплантатам передавать данные через ионы в тканях
Передача данных от медицинских имплантатов в теле может быть сложной задачей, но исследователи из Колумбийского университета разработали новую технику, которая, по сути, записывает данные в ионы в тканях человека, где их затем можно считывать с приемника вне тела на высоких скоростях передачи.
Имплантируемые электронные устройства важны для здравоохранения, поскольку они могут отслеживать активность сердца, мозга или других органов и предупреждать врачей о проблемах.
Но получение этих данных из тела представляет собой препятствие: прокладка проводов через ткани может привести к заражению, в то время как беспроводные технологии, такие как радио, свет, ультразвук и Bluetooth, не очень эффективно проникают в ткани человека.
Поэтому в новой работе ученые разработали другую технологию которая может передавать данные по беспроводной связи, используя собственный метод связи тела.
Клетки в организме обмениваются ионами, чтобы общаться друг с другом, поэтому команда использовала электрическую потенциальную энергию, хранящуюся в тканях.
Новый метод ионной связи начинается с имплантации пары электродов внутрь ткани, которые могут кодировать данные с устройства в виде чередующихся электрических импульсов, а затем сохранять эту энергию в ионах внутри ткани.
Другая пара электродов может быть размещена на поверхности ткани, например кожи, для приема накопленной энергии и декодирования данных.
Ученые утверждают, что метод можно использовать для передачи данных через ткань на глубину до 10 см, теряя при этом меньше сигнала, чем при радиочастотной связи на любой глубине.
Скорость передачи также была выше, чем у других методов: ученые зафиксировали частоту до 60 МГц, оставив место для оптимизации.
В тестах на живых крысах исследователи соединили эти системы ионной связи с имплантами нейронных интерфейсов. В течение нескольких недель устройства смогли успешно передавать данные на внешние приемники и были достаточно точными, чтобы улавливать сигналы от отдельных нейронов.
Исследователи говорят, что ионная связь требует более низкого напряжения и мощности, чем другие беспроводные технологии, что должно сделать ее более жизнеспособной для имплантатов.
Устройства, использующие этот метод, также могут быть довольно легко изготовлены из мягких биосовместимых материалов.
Следующим шагом будет создание и тестирование имплантируемого биосенсора с использованием органических транзисторов, которые могут использовать ионную связь.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.