System nazwano SWANS, czyli Smart Wireless Autonomous Networking System. Jego działanie wykorzystuje przewodnictwo jonowe tkanek. Zamiast przesyłać informacje za pomocą fal radiowych, jak w przypadku Bluetooth lub komunikacji bliskiego zasięgu NFC, urządzenia generują krótkotrwałe pola elektryczne. Sygnał przechodzi przez tkanki i może zostać odebrany przez inny implant. Każde urządzenie można zaprogramować tak, aby reagowało na impuls o określonym napięciu i czasie trwania. Pozwala to kierować sygnały do wybranych elementów sieci. Rozwiązanie działało w różnych obszarach organizmu, m.in. przez skórę, tkankę podskórną, jamę otrzewnej oraz przewód pokarmowy. Autorzy zwrócili przy tym uwagę na ograniczenia klasycznych metod komunikacji bezprzewodowej w implantach. Tkanki pochłaniają i osłabiają fale elektromagnetyczne, a niewielkie urządzenia mają bardzo ograniczoną przestrzeń na anteny i źródła zasilania. SWANS wymaga natomiast minimalnej ilości energii w stanie oczekiwania. Implanty mogą pozostawać praktycznie nieaktywne do momentu odebrania właściwego impulsu. Niskie zapotrzebowanie na energię pozwoliło zmniejszyć urządzenia do rozmiarów poniżej 3 mm. Tak małe implanty można wprowadzić za pomocą igły, bez konieczności wykonywania większego zabiegu chirurgicznego. Według obliczeń zespołu niewielki element wykonawczy uruchamiany raz dziennie mógłby działać około roku przed koniecznością wymiany źródła energii.
Możliwości systemu sprawdzono w doświadczeniach na szczurach. Czujnik rejestrował ruch przedniej łapy, a informacja była następnie przekazywana do urządzenia pobudzającego nerw odpowiedzialny za skurcz mięśni tylnej kończyny. W ten sposób ruch jednej części ciała automatycznie inicjował reakcję w innej. Eksperyment miał pokazać, że rozproszone czujniki i elementy wykonawcze mogą wspólnie tworzyć zamknięty układ reagujący na bieżące sygnały z organizmu. W takim systemie czujnik mógłby zostać umieszczony tam, gdzie najłatwiej wykryć określony parametr, natomiast urządzenie terapeutyczne znajdowałoby się bezpośrednio przy narządzie, nerwie lub tkance wymagającej działania. Autorzy wskazują m.in. na możliwość łączenia implantowanych czujników z urządzeniami stymulującymi nerwy albo uwalniającymi leki. System przekazuje przede wszystkim proste komunikaty, takie jak informacja o wykryciu określonego zdarzenia lub polecenie uruchomienia konkretnej funkcji. Nie służy do przesyłania dużych ilości danych – bardziej złożona analiza może odbywać się w urządzeniu noszonym na ciele, które odgrywa rolę zewnętrznego elementu zarządzającego siecią. W badaniu naukowcy oceniali również oddziaływanie impulsów elektrycznych na tkanki. W zastosowanych warunkach nie stwierdzono ich uszkodzenia. Ponadto wykazali, że zasięg komunikacji przez tkanki był ponad dziesięciokrotnie większy niż w przypadku Bluetooth zastosowanego w analogicznych warunkach.
Technologia pozostaje na etapie badań przedklinicznych. Dotychczasowe doświadczenia wykonano głównie na modelu szczurzym, dlatego przed zastosowaniem u ludzi konieczna jest ocena trwałości implantów, ich długoterminowej zgodności z tkankami oraz stabilności komunikacji w większym i bardziej złożonym środowisku biologicznym. Koncepcja sieci połączonych implantów jest rozwijana także za pomocą innych technologii. W 2023 r. opisano system umożliwiający komunikację pomiędzy implantami przez ciało z wykorzystaniem specjalnych materiałów tekstylnych przenoszących sygnały elektromagnetyczne. W doświadczeniach na świniach połączono w ten sposób rejestrator pracy serca ze stymulatorem nerwu błędnego znajdującym się ponad 40 cm dalej. Nowy system wykorzystuje inną zasadę działania i ogranicza liczbę elementów potrzebnych do komunikacji wewnątrz organizmu.

KOMENTARZE