Информацию от имплантатов можно получать не только без проводов, но и без антенн.

Диагностические микророботы уже сейчас могут быть размером чуть ли не с кровяные тельца, но что от этого толку, если они не смогут передать полученные данные без антенн приличных размеров? Впрочем, может статься, что антенны им и не понадобятся.

Кенджи Шиба (Kenji Shiba) из Токийского научного университета (Япония) вместе с группой коллег создал технологию беспроводной передачи информации из глубин человеческого тела без использования антенн.

Передающий электрод (часть устройства в руках исследователя), несмотря на миниатюрность, надёжно передавал информацию принимающему электроду на дне солевой ванночки, имитирующей условия внутри человеческого тела. (Фото Tokyo University of Science.)

Нельзя сказать, чтобы нынешние диагностические средства, сообщающие врачам информацию о состоянии внутренних органов пациентов, совсем не имели связи с внешним миром. Однако почти все беспроводные протоколы, использующие радиоволны, ограничены необходимостью иметь антенну — причём качество связи часто напрямую связано с размерами этой самой антенны. Но имплантируемые искусственные органы, а также, скажем, капсульные эндоскопы, призванные заменить сегодняшние громоздкие, доставляющие массу неудобств пациентам зонды, требуют миниатюрности, и необходимость в антенне часто вступает в противоречие с этим базисным требованием. Как же быть?

Предложенная технология передаёт слабый ток через ткани человеческого тела, оперируя двумя электродами: один расположен со стороны внедрённого в тело устройства, а второй — со стороны поверхности человеческого тела. Когда к электродам прикладывают разный вольтаж, напряжение между ними тоже меняется — и, фиксируя эти перемены для наружного электрода, врачи могут снимать показания с имплантированных органов или введённых в организм средств диагностики.

Любопытно, что в качестве передающего электрода используется уже имеющаяся часть имплантируемого устройства: это позволяет, не увеличивая его размеров, добиться надёжной связи без всяких дополнительных антенн.

В эксперименте, проведённом группой г-на Шибы, передающий электрод имел габариты 10×8 мм, а получающий (размещённый снаружи) — 20×20 мм. Конечно, учёные работали с симулятором человеческих тканей — и тем не менее результаты передачи данных оказались вполне убедительными. Передача велась на частоте порядка 600 кГц, что в принципе позволяет работать со значительными массивами информации.

Иногда получение жизненно важной информации от имплантированного устройства довольно затруднительно — ведь искусственные органы и так больше и тяжелее естественных. Где в них спрятать ещё и эффективные устройства связи! (Илл. Daily Mail.)

Выходное напряжение устройства равно 0,58 мВ, а плотность тока — 0,12 мА/см², что куда меньше предела, безопасного для человеческого организма и равного 0,60 мА/см². Потребление новинки тоже довольно низко — всего 9,4 мВт, то есть оно не создаст особой нагрузки на энергосистему имплантируемых устройств.

На следующем этапе учёные надеются совместить свою технологию с беспроводной подпиткой имплантируемых устройств, что позволит, во-первых, вовсе избавить их от батарей, а во-вторых — дополнительно уменьшить размеры имплантатов.

Впрочем, и текущая коммуникационная система планируется к доводке и коммерциализации в ближайшее время: совместные опыты с производителями медицинских устройств, представленных на рынке, намечены на 2014 год.

http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20140109/326581/

Александр Березин