శరీరంలోని నెట్‌వర్కింగ్ ధరించగల పరికరాలు, ఇంప్లాంట్లు ఒకటిగా పనిచేయడానికి వీలు కల్పించగలదు

సంభాషణ మాధ్యమంగా శరీరం

వైద్య సాంకేతికత రెండు దశాబ్దాలుగా రెండు వేర్వేరు కుటుంబాలుగా విడిపోతూ వచ్చింది. ధరించగల పరికరాలు — ప్యాచ్‌లు, రింగ్‌లు, వాచ్‌లు మరియు రిమోట్-మానిటరింగ్ బ్యాండ్‌లు — చర్మంపై లేదా చర్మం కింద కొద్దిగా ఉంటాయి, అక్కడ అవి ఛార్జ్ చేయడానికి సులభం, భర్తీ చేయడానికి సులభం మరియు ఫోన్‌కు కనెక్ట్ చేయడానికి సులభం. ఇంప్లాంటబుల్స్ — న్యూరోస్టిమ్యులేటర్లు, కార్డియాక్ రిథమ్ పరికరాలు, డ్రగ్-డెలివరీ పంపులు మరియు డీప్-టిష్యూ బయోసెన్సర్లు — వాస్తవానికి క్లినికల్ చర్య జరిగే చోట పనిచేస్తాయి, కానీ వాటిని చేరుకోవడం కష్టం, భర్తీ చేయడం ఖరీదు మరియు చిన్న బ్యాటరీలు మరియు కఠినమైన థర్మల్ పరిమితులతో నిర్బంధించబడతాయి. సైన్స్ (వాల్యూమ్ 393, ఇష్యూ 6818, పేజీలు 1322–1328)లో ప్రచురించబడిన ఒక పేపర్ ఆ రెండు ప్రపంచాల మధ్య ఉన్న అంతరాన్ని పరిష్కరిస్తుంది, ధరించగల మరియు ఇంప్లాంటబుల్ చికిత్సలు బాహ్య హబ్ ద్వారా కాకుండా ఒకదానితో ఒకటి నేరుగా సంభాషించుకోవడానికి ఉద్దేశించిన ఇన్-బాడీ నెట్‌వర్కింగ్ వ్యవస్థను ప్రదర్శిస్తుంది.

ఈ భేదం మొదటి చూపులో అనిపించే దానికంటే చాలా ముఖ్యమైనది. ప్రస్తుత వ్యవస్థలు చాలావరకు ప్రతి సిగ్నల్‌ను బయటకు పంపుతాయి: ఒక ఇంప్లాంట్ ప్రోగ్రామర్‌కు నివేదిస్తుంది, ఒక వేరబుల్ ఫోన్‌కు నివేదిస్తుంది, మరియు ఆ రెండు డేటా స్ట్రీమ్‌లు క్లౌడ్‌లో ఎక్కడో సమన్వయం చేయబడతాయి. ఆ ఆర్కిటెక్చర్ లేటెన్సీని జోడిస్తుంది, రోగి రిలే పరికరాన్ని తీసుకువెళ్లడంపై ఆధారపడుతుంది మరియు కనెక్టివిటీ పోయినప్పుడు స్పష్టమైన వైఫల్య పద్ధతులను సృష్టిస్తుంది.

నేరుగా పరికరం-నుండి-పరికరం లింక్‌లు ఎందుకు ముఖ్యం

రెండు రకాల పరికరాలు, ఒక క్లినికల్ లక్ష్యం

ధరించగల పరికరాలు నిరంతర, తక్కువ భారం కలిగిన సెన్సింగ్‌లో రాణిస్తాయి: హృదయ స్పందన రేటు, గ్లూకోజ్, కదలిక, ఉష్ణోగ్రత, చర్మ వాహకత. ఇంప్లాంటబుల్స్ జోక్యంలో రాణిస్తాయి: పేసింగ్, ఉద్దీపన, ఇన్ఫ్యూజన్. క్లినికల్‌గా, అత్యంత ఆసక్తికరమైన చికిత్సలు సెన్సింగ్ మరియు జోక్యం ఒక లూప్‌లో కలిసినప్పుడు ఉద్భవిస్తాయి — ఒక శారీరక మార్పును గమనించి, క్లినిషియన్ లేదా నెట్‌వర్క్ రౌండ్ ట్రిప్ కోసం వేచి ఉండకుండా సెకన్లలో స్పందించే పరికరం. ఆ లూప్‌ను మూసివేయడానికి సెన్సింగ్ మూలకం మరియు చర్య తీసుకునే మూలకం ఒకదానితో ఒకటి చర్చలు జరపాలి, మరియు అనేక ప్రతిపాదిత డిజైన్‌లలో ఆ రెండు మూలకాలు చర్మ అవరోధానికి వ్యతిరేక వైపులా ఉంటాయి.

ఇంటి వినియోగం అవసరాలను మారుస్తుంది

ఆసుపత్రి ప్రోగ్రామర్ పెద్దదిగా, మెయిన్స్-పవర్‌తో మరియు శిక్షణ పొందిన సిబ్బందిచే నిర్వహించబడేదిగా ఉండవచ్చు. రోజువారీ జీవితం కోసం ఉద్దేశించిన వ్యవస్థ అలా ఉండకూడదు. అది అడ్డంకి లేకుండా, కదలిక మరియు భంగిమకు దృఢంగా మరియు పర్యవేక్షణ లేకుండా నడుస్తూ ఉండటానికి సురక్షితంగా ఉండాలి. అది డిజైన్ సమస్యను ముడి బ్యాండ్‌విడ్త్ నుండి విశ్వసనీయత, శక్తి సామర్థ్యం మరియు ప్రతికూల పరిస్థితులలో ఊహించదగిన ప్రవర్తన వైపు మళ్లిస్తుంది.

భౌతిక సమస్య: కణజాలం ద్వారా సిగ్నలింగ్

మానవ కణజాలం రేడియోకు ప్రతికూల మాధ్యమం. ఇది చాలావరకు నీరు, ఇది ఉప్పగా ఉంటుంది, మరియు దాని విద్యుత్ వాహకత పౌనఃపున్యంతో పెరుగుతుంది, కాబట్టి సిగ్నల్స్ ఫ్రీ-స్పేస్ లింక్ బడ్జెట్‌లు ఊహించని విధంగా క్షీణించి చెల్లాచెదురవుతాయి. మానవ శరీరం కూడా కదులుతుంది, ఆకారాన్ని మారుస్తుంది మరియు వ్యక్తుల మధ్య భారీగా మారుతుంది — శరీర కూర్పు, ఇంప్లాంట్ లోతు మరియు భంగిమ అన్నీ ఒక లింక్ ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో మారుస్తాయి.

అందువల్ల ఇంజనీర్లు ఒకదానిపై స్థిరపడకుండా వివిధ భౌతిక వాహకాలను అన్వేషించారు. వైద్య వినియోగం కోసం ట్యూన్ చేయబడిన రేడియో పథకాలు చొచ్చుకుపోవడం కోసం డేటా రేటును వదులుకుంటాయి. అల్ట్రాసౌండ్ లోతైన చేరిక మరియు కఠినమైన ప్రాదేశిక పరిమితిని అందిస్తుంది కానీ జాగ్రత్తగా ఎకౌస్టిక్ కప్లింగ్ అవసరం. గాల్వానిక్ మరియు ఇతర వాహక విధానాలు కణజాలాన్నే ఛానెల్‌గా ఉపయోగించుకుంటాయి, ఇది చిన్న దూరాలలో సమర్థవంతంగా ఉండవచ్చు కానీ ప్రస్తుత పరిమితులు మరియు ఎలక్ట్రోడ్ ప్రవర్తన గురించి ప్రశ్నలు లేవనెత్తుతుంది. ప్రతి ఎంపిక శ్రేణి, బ్యాండ్‌విడ్త్, శక్తి వ్యయం మరియు నియంత్రణ పూర్వాపరాల యొక్క విభిన్న మిశ్రమాన్ని కలిగి ఉంటుంది, మరియు వేరబుల్స్ మరియు ఇంప్లాంట్లను విస్తరించే నెట్‌వర్కింగ్ వ్యవస్థ వాటిని సమన్వయం చేయాలి లేదా వాటిలో ఉద్దేశపూర్వకంగా ఎంచుకోవాలి.

శక్తి, వేడి మరియు అత్యంత కఠినమైన పరిమితి

ఇంప్లాంట్ చేయబడిన పరికరం డిజైన్‌ను శక్తి బడ్జెట్ కంటే ఎక్కువగా ఏదీ రూపొందించదు. ఇంప్లాంట్ చేయగల బ్యాటరీలు చిన్నవి, మరియు వాటిని భర్తీ చేయడం సాధారణంగా మరో ప్రక్రియ అని అర్థం. సంభాషణపై ఖర్చు చేసే ప్రతి మిల్లివాట్ చికిత్సకు అందుబాటులో లేని మిల్లివాట్, మరియు ప్రతి వ్యర్థ వేడి కూడా ఎక్కువ వేడెక్కడాన్ని తట్టుకోలేని కణజాలంలోకి వెదజల్లాలి.

ఆ పరిమితి ఇన్-బాడీ నెట్‌వర్క్‌లను అసమానత వైపు నెడుతుంది. ఒక ఇంప్లాంట్ చేయబడిన నోడ్ అరుదుగా మరియు క్లుప్తంగా ప్రసారం చేయవచ్చు, అవసరమైనప్పుడు మాత్రమే మేల్కొంటుంది, అయితే బాహ్య వేరబుల్ — చాలా పెద్ద బ్యాటరీ మరియు గాలిలోకి వేడిని వెదజల్లగల ఉపరితలంతో — భారీ సంభాషణ భారాన్ని మోస్తుంది. కదలిక, థర్మల్ గ్రేడియంట్లు లేదా బాహ్య క్షేత్రాల నుండి అయినా శక్తి సేకరణ ప్రాథమిక సెల్‌ను అనుబంధంగా ఉంచగలదు కానీ అరుదుగా భర్తీ చేయగలదు. వాస్తవ క్లినికల్ వినియోగం కోసం ఉద్దేశించిన నెట్‌వర్కింగ్ వ్యవస్థ అందువల్ల శక్తిని తర్వాత ఆలోచనగా కాకుండా మొదటి-తరగతి డిజైన్ వేరియబుల్‌గా పరిగణించాలి.

భద్రత, గోప్యత మరియు నియంత్రణ అంతరం

ఒక వేరబుల్ మరియు ఒక ఇంప్లాంట్ ఒకదానితో ఒకటి మాట్లాడుకోగలిగిన తర్వాత, భద్రతా పరిధి రోగి లోపలికి కదులుతుంది. ఆ లింక్‌లోకి ఆదేశాలను ఇంజెక్ట్ చేయగల ప్రత్యర్థి ఇకపై డేటాను చదవడమే కాదు; వారు చికిత్సను ప్రభావితం చేయగలరు. పరికరాల మధ్య ప్రామాణీకరణ, ఆదేశాలకు సమగ్రత రక్షణ మరియు లింక్ పోయినప్పుడు సున్నితమైన క్షీణత అన్నీ ఐచ్ఛిక లక్షణాలుగా కాకుండా భద్రతా అవసరాలుగా మారతాయి.

గోప్యత కూడా అదే తర్కాన్ని అనుసరిస్తుంది. ఇంప్లాంట్ చేయబడిన సెన్సర్ నుండి నిరంతర శారీరక డేటా ఒక వ్యక్తి ఉత్పత్తి చేయగల అత్యంత సున్నితమైన సమాచారంలో ఒకటి, మరియు దానిని పరికరాల మధ్య తరలించే నెట్‌వర్క్ అది అడ్డగించబడే లేదా నిల్వ చేయబడే కొత్త పాయింట్లను సృష్టిస్తుంది. వివిధ అధికార పరిధులలోని నియంత్రకులు ఇంప్లాంటబుల్ మరియు వేరబుల్ పరికరాలను అతివ్యాప్తి చెందుతున్న కానీ ఒకేలా లేని ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ల కింద పరిగణిస్తారు, మరియు రెండు వర్గాలను విస్తరించే వ్యవస్థ ఆ సరిహద్దు అంతటా అసౌకర్యంగా కూర్చుంటుంది. ఏ పరికర తయారీదారు పూర్తిగా నియంత్రించని లింక్‌ను ఎవరు ధృవీకరిస్తారు అనే ప్రశ్నలను ఆశించండి.

ప్రమాణాలు, పరస్పర అనుసంధానం మరియు ముందున్న మార్గం

ఈ పేపర్ పూర్తయిన ఉత్పత్తుల కంటే పునాది పనిని ప్రచురించే జర్నల్‌లో కనిపిస్తుంది, మరియు ప్రదర్శించబడిన ఇన్-బాడీ నెట్‌వర్కింగ్ భావన మరియు ఆసుపత్రి ఆర్డర్ చేయగల పరికరం మధ్య అంతరం సంవత్సరాలలో కొలుస్తారు. దారిలో అనేక విషయాలు జరగాలి:

• పరస్పర అనుసంధానం: వివిధ తయారీదారుల పరికరాలు ప్రత్యేక పేరింగ్ ప్రక్రియలు లేకుండా ఒకదానిని ఒకటి కనుగొని విశ్వసించగలగాలి.
• ధృవీకరణ: లింక్ పనితీరు రోగి పరిమాణాలు, ఇంప్లాంట్ లోతులు మరియు రోజువారీ కార్యకలాపాలలో నిలబడాలి, బెంచ్‌టాప్ ఫాంటమ్‌లలో మాత్రమే కాదు.
• నియంత్రణ స్పష్టత: ఎండ్‌పాయింట్‌ల కోసం మాత్రమే కాకుండా నెట్‌వర్క్ కోసం భద్రతా కేసును ఎవరో స్వంతం చేసుకోవాలి.
• క్లినికల్ సాక్ష్యం: చికిత్సా లూప్‌ను మూసివేయడం ఇప్పటికే ఉన్న సంరక్షణపై కొలవగల రోగి ప్రయోజనాన్ని చూపాలి.

ప్రయాణ దిశ స్పష్టంగా ఉంది. వైద్యం ఎక్కువ సెన్సర్లు మరియు ఎక్కువ యాక్చుయేటర్లను సేకరిస్తోంది, మరియు విలువ ఎక్కువగా ఏ ఒక్క పరికరంలోనూ కాకుండా అవి కలిసి పనిచేస్తాయా అనే దానిలో ఉంది. మనం ధరించే దానిని మనం ఇంప్లాంట్ చేసే దానితో కలిపే ఇన్-బాడీ నెట్‌వర్క్ ఆ సమన్వయానికి ఒక మార్గం — మరియు తదుపరి తరం వైద్య సాంకేతికత దాని భాగాల కంటే వాటి మధ్య ఉన్న కనెక్షన్ల ద్వారా ఎక్కువగా నిర్వచించబడవచ్చు అనే జ్ఞాపిక.

ఈ వ్యాసం సైన్స్ (AAAS) నివేదికపై ఆధారపడి ఉంది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.