جایگزین بلوتوث برای ایملپنت؛ فناوری جدید بافت بدن را به شبکه انتقال داده تبدیل می‌کند

بیشتر ایمپلنت‌های پزشکی، از ضربان‌ساز قلب گرفته تا پمپ انسولین، به‌صورت مستقل کار می‌کنند و ارتباط مستقیمی با دستگاه‌های دیگر داخل بدن ندارند. اکنون پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا سامانه‌ای ساخته‌اند که به ایمپلنت‌ها امکان می‌دهد بدون استفاده از آنتن و امواج رادیویی، از خود بافت بدن برای انتقال سیگنال استفاده کنند.

ایمپلنت‌هایی که امروزه امکان ارتباط بی‌سیم دارند، معمولاً به فناوری‌هایی مانند بلوتوث کم‌مصرف یا ارتباط میدان نزدیک متکی هستند. بااین‌حال، به‌گفته‌ی الکس آبرامسون، مهندس مؤسسه فناوری جورجیا و یکی از نویسندگان پژوهش، این روش‌ها برای انتقال داده درون بدن محدودیت‌های مهمی دارند.

یکی از اصلی‌ترین مشکلات، مصرف انرژی است. اگر ایمپلنتی قرار باشد همیشه آماده دریافت پیام باشد و ظرف چند میلی‌ثانیه واکنش نشان دهد، فعال نگه‌داشتن سیستم ارتباطی بلوتوث فشار زیادی به باتری وارد می‌کند. براساس مقاله پژوهشی، فعال‌بودن اجزای بلوتوث می‌تواند عمر باتری ایمپلنت را تا ۹۰ درصد کاهش دهد.

استفاده از ارتباط رادیویی روی اندازه ایمپلنت نیز تأثیر می‌گذارد. این فناوری به آنتن نیاز دارد و قطعات تجاری بلوتوث نیز فضای مشخصی اشغال می‌کنند. درنتیجه، عرض دستگاه معمولاً باید دست‌کم حدود پنج میلی‌متر باشد.

این تفاوت اندازه اهمیت زیادی دارد. ایمپلنت‌های باریک‌تر از حدود سه میلی‌متر را می‌توان در برخی موارد با سرنگ و بدون جراحی سنگین وارد بدن کرد؛ اما دستگاه‌های بزرگ‌تر معمولاً به عمل جراحی برای کاشت نیاز دارند.

به گزارش ارزتکنیکا، پژوهشگران برای حل این مشکلات، سامانه‌ای به نام SWANS ساخته‌اند که نام آن از عبارت «سامانه شبکه‌ای خودکار بی‌سیم هوشمند» گرفته شده است. سازوکار این فناوری از نحوه ارتباط بخش‌های مختلف بدن، به‌ویژه سیستم عصبی، الهام گرفته شده است.

آبرامسون توضیح می‌دهد که سیستم عصبی می‌تواند هم‌زمان اطلاعات زیادی را از بخش‌های مختلف بدن بگیرد، آن‌ها را پردازش کند و براساس مجموعه این اطلاعات تصمیم مشخصی بگیرد. پژوهشگران تلاش کرده‌اند روشی مشابه را برای ارتباط میان چند ایمپلنت ایجاد کنند.

برخلاف بلوتوث، SWANS برای انتقال پیام به امواج رادیویی متکی نیست و از «رسانش یونی» استفاده می‌کند یعنی همان فرایندی که در فعالیت طبیعی سلول‌های عصبی نیز نقش دارد.

نورون‌ها برای انتقال پیام‌های الکتریکی، یون‌هایی مانند سدیم و پتاسیم را از میان غشای سلولی جابه‌جا می‌کنند. این جابه‌جایی باعث ایجاد اختلاف ولتاژ می‌شود و بخشی از فرایند انتقال سیگنال عصبی را شکل می‌دهد. پژوهشگران در SWANS از اصل مشابهی استفاده کرده‌اند، اما برای انتقال سیگنال نیازی به عصب وجود ندارد.

در روش جدید، بافت معمولی بدن به محیط انتقال پیام میان ایمپلنت‌ها تبدیل می‌شود. به بیان ساده، هر ایمپلنت می‌تواند تغییرات الکتریکی کوچکی در بافت ایجاد کند و ایمپلنت دیگری همان تغییرات را تشخیص دهد. به این ترتیب، اطلاعات می‌تواند بدون نیاز به آنتن رادیویی از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل شود. چنین روشی می‌تواند امکان ساخت ایمپلنت‌های کوچک‌تر و کم‌مصرف‌تر را فراهم کند و در عین حال برخی از مشکلات ناشی از تضعیف امواج رادیویی در بدن را کاهش دهد.

چنین ساختاری می‌تواند جایگزینی برای استفاده از یک ایمپلنت بزرگ و پیچیده باشد. به‌جای قراردادن تمام حسگرها و تجهیزات در یک دستگاه، می‌توان وظایف مختلف را میان چند ایمپلنت کوچک تقسیم کرد و آن‌ها را از طریق بافت بدن به یک شبکه متصل ساخت.

اگر این فناوری در آزمایش‌های بعدی هم موفق باشد، می‌تواند در آینده به ساخت شبکه‌ای از ایمپلنت‌های کوچک و کم‌مصرف منجر شود که در نقاط مختلف بدن با یکدیگر ارتباط دارند، اطلاعات را به اشتراک می‌گذارند و به‌صورت هماهنگ به تغییرات بدن واکنش نشان می‌دهند.

پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.