Method Article

بناء جهاز استشعار قابل للزرع بالمنظار يعمل لاسلكيا لمراقبة الرقم الحموضة مع جهاز استقبال قائم على ثنائي الثنائي صفر التحيز

DOI:

10.3791/62864

⸱

August 27th, 2021

 ,  ,  ,  , 
1Department of Medical Biophysics and Medical Informatics, Third Faculty of Medicine, Charles University, 2Department of General Surgery, Third Faculty of Medicine, Charles University, University Hospital Královské Vinohrady, 3Department of Internal Medicine, Third Faculty of Medicine, Charles University, University Hospital Královské Vinohrady

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقدم المخطوطة مستشعرا مصغرا لhh القابل للزرع مع إخراج لاسلكي مشروط ASK مع دائرة استقبال سلبية تماما استنادا إلى ثنائيات Schottky ذات التحيز الصفري. يمكن استخدام هذا الحل كأساس في تطوير أجهزة العلاج بالصدمات الكهربائية معايرتها في الجسم الحي ورصد الحموضة الإسعافية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

رصد حموضة الإسعاف من الجزر المرضي هو فرصة لمراقبة العلاقة بين الأعراض والتعرض المريء إلى الجزر الحمضية أو غير الحمضية. تصف هذه الورقة طريقة لتطوير وتصنيع وزرع مستشعر PH مصغر مزود بتقنية اللاسلكية. تم تصميم جهاز الاستشعار ليتم زرعها بالمنظار مع مقطع واحد الهيموستاتيكي. كما يتم بناء واختبار جهاز استقبال سلبي بالكامل قائم على المستقيم يستند إلى صمام ثنائي Schottky صفر التحيز. ولبناء الجهاز، استخدمت لوحة دوائر مطبوعة من طبقتين ومكونات جاهزة. يتم استخدام وحدة تحكم مصغرة مع الأجهزة الطرفية التناظرية المتكاملة كواجهة أمامية تمثيلية لمستشعر الترانزستور (ISFET) الحساس للحقل الحساس لأيون وتوليد إشارة رقمية يتم إرسالها بشريحة إرسال مفتاح تحول السعة. يتم تشغيل الجهاز بواسطة خلية قلوية أساسية. يبلغ إجمالي حجم الجهاز القابل للزرع 0.6 سم3 ووزنه 1.2 جرام ، وتم التحقق من أدائه في نموذج الجسم الحي السابق (المريء والمعدة). بعد ذلك ، تم بناء جهاز استقبال سلبي صغير قائم على المستقيم يمكن دمجه بسهولة إما في جهاز استقبال خارجي أو المحفز العصبي القابل للزرع ، وثبت أنه يتلقى إشارة RF من الغرسة عندما يكون على مقربة (20 سم) منه. يوفر الحجم الصغير للمستشعر مراقبة مستمرة لhh مع الحد الأدنى من انسداد المريء. يمكن استخدام المستشعر في الممارسة السريرية الروتينية لرصد الحموضة المريسورة على مدار الساعة طوال 96 ساعة دون الحاجة إلى إدخال قسطرة أنفية. كما تتيح طبيعة "الطاقة الصفرية" لجهاز الاستقبال استخدام المستشعر للمعايرة التلقائية في الجسم الحي لأجهزة التحفيز العصبي العاصرة السفلية المصغرة. تمكن وحدة التحكم النشطة القائمة على أجهزة الاستشعار من تطوير خوارزميات متقدمة لتقليل الطاقة المستخدمة لتحقيق نتيجة سريرية مرغوبة. أحد الأمثلة على مثل هذه الخوارزمية سيكون نظام الحلقة المغلقة لعلاج التحفيز العصبي عند الطلب لمرض الجزر المعدي المريئي (GERD).

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعرف توافق آراء مونتريال مرض الجزر المعدي المريئي (GERD) بأنه "حالة تتطور عند ارتجاع محتويات المعدة يسبب أعراضا و / أو مضاعفات غير سارة". قد يكون مرتبطا بمضاعفات محددة أخرى مثل القيود المريءية أو المريء باريت أو سرطان الغدة المريء. ويصيب هذا الارتجاع نحو 20 في المائة من السكان البالغين، ولا سيما في البلدان ذات الوضع الاقتصادي المرتفع(1).

رصد درجة الحموضة الإسعافية من الجزر المرضي (وقت التعرض للحمض أكثر من 6٪) يسمح لنا بالتمييز بين الأعراض والحمضية أو غير الحمضية ارتجاع المعدة المريئي2،3. في المرضى الذين لا يستجيبون للعلاج PPI (مثبط مضخة البروتون) ، يمكن أن يج....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لم تشارك أي حية في هذه الدراسة. أجريت التجربة على نموذج الجسم الحي السابق يتكون من مريء خنزير ومعدة. تم شراء المعدة والمريء من جزار محلي كمنتج قياسي. هذا الإجراء هو وفقا للقوانين التشيكية، ونحن نفضل ذلك بسبب مبدأ "3R" (استبدال، والحد، والصقل).

1. تصنيع الجمعية استشعار الحموضة

ملاحظة: لاحظ الاحتياطات اللازمة للتعامل مع المكونات الحساسة للتصريف الكهروستاتيكي (ESD) طوال عملية تصنيع تجميع مستشعر pH. كن حذرا عند العمل مع الحديد لحام.

  1. ضع مستشعر درجة الحموضة ISFET مثبتا على لوحة دوائر مطبوعة (PCB) على سطح مستو. حدد موقع جهات الاتصال القابلة للحام.
  2. تقليم الاتصالات لحام، بحيث طولها لا يزيد عن ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتم بنجاح إنشاء جهاز قادر على استشعار الرقم المقوم ذاتيا والإرسال اللاسلكي لقيمة الرقم الحموضة، كما هو مبين في الشكل 8. الجهاز الذي تم بناؤه هو نموذج مصغر. يزن 1.2 غرام، وحجمه 0.6 سم3. الأبعاد التقريبية هي 18 ملم × 8.5 مم × 4.5 مم. كما هو موضح في الشكل 15 والشكل 16 والشكل 17، يمكن زرعها على مقربة من العضلة العاصرة المريء السفلي مع مقطع واحد الهيموستاتيكي؛ لا حاجة إلى ملحقات خ.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذه الطريقة مناسبة للباحثين الذين يعملون على تطوير أجهزة طبية نشطة قابلة للزرع. وهو يتطلب مستوى من الكفاءة في تصنيع النماذج الإلكترونية مع مكونات جبل السطح. وتتعلق الخطوات الحاسمة في البروتوكول بتصنيع الإلكترونيات، ولا سيما ملء مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، المعرضة لخطأ المشغل في وضع وحام المكونات الصغيرة. ثم، التغليف الصحيح أمر بالغ الأهمية لإطالة عمر الجهاز عندما تتعرض للرطوبة والسوائل. تم تصميم طريقة الزرع مع البساطة في الاعتبار. خطر ثقب المريء أو غيرها من الأحداث السلبية أثناء عملية الزرع هو الحد الأدنى. وتستخدم.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يعلنانه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يقر المؤلفون بامتنان بجامعة تشارلز (مشروع GA UK No 176119) لدعمها هذه الدراسة. تم دعم هذا العمل من قبل برنامج أبحاث جامعة تشارلز PROGRES Q 28 (علم الأورام).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
بطارية AG1باناسونيكSR621SWبطاريتان لكل غرسة
حامل بطاريةMYOUNGMY-521-01
سلك مينا نحاسي للهوائيpro-POWERQSE Wire - قطر 0.15 مم ، 38 SWG
إيبوكسي للتغليفLoctiteEA M-31 CLإيبوكسي FEP متوافق مع ISO10993 طبي مكون من جزأين
لمستشعرالأس الهيدروجينيMolex / Temp-Flex100057-0273
منظف التدفقShestoUTFLLU05تحضير محلول 5٪ في الماء منزوع الأيونات للتنظيف عن طريق الصوتنة
مشبك مرقئبوسطن ScientificResolution
مسدس الهواء الساخن + مكواة لحامWEP.نموذج 706أي مكواة لحام قادرة على اللحام بالقصدير ومسدس الهواء الساخن قادرة على الحفاظ على 260 درجة ؛ يمكن استخدام C
برنامج مطابقة المعاوقةIowa Hills SoftwareSmith Chartيمكن تنزيله من http://www.iowahills.com/9SmithChartPage.html - بدلا من ذلك ، يدعم أي برنامج تصميم RF حساب مكونات مطابقة المعاوقة
مستشعر الأس الهيدروجيني ISFET على ثنائي الفينيل متعدد الكلورWinSenseWIPSاطلب نموذجا مركبا مسبقا على ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع قطب مرجعي ذهبي على رقاقة
مقياس الأس الهيدروجيني للمختبرHanna InstrumentsHI2210-02تستخدم مع مسبار زجاجي HI1131B
مبرمج MicrocontorllerMicrochipPICkit 3يمكن أيضا استخدام مبرمجين آخرين متوافقين مع PIC16
معدة خنزير مع المريءمزرعة خنازير محليةتم الحصول عليها من تقريبا. 40 & - ndash ؛ 50 كجم خنزيرمن المهم أن تشتمل المعدة على طول كامل للمريء.
لوحة الدوائر المطبوعة - جهاز الاستقبالاختر مورد ثنائي الفينيل متعدد الكلور المفضلوفقا لبيانات pcb2.zipطبقة واحدة ، سمك 0.8 مم ، FR4 ، بدون قناع
لوحة الدوائر المطبوعة - المستشعراختر مورد ثنائي الفينيل متعدد الكلور المفضلوفقا لبيانات pcb1.zipطبقتان مع PTH ، سمك 0.6 مم ، FR4 ، جهاز استقبال قناع 2x
- 0RVishayCRCW04020000Z0EDCانظر الشكل 12 والشكل 13 لجهاز
استقبال التنسيب - 1.5 pFMurata GRM0225C1C1R5CA03Lانظر الشكل 12 والشكل 13 لجهاز استقبال التنسيب
- 100 pFMurataGRM0225C1E101JA02Lانظر الشكل 12 والشكل 13 لجهاز استقبال التنسيب
- 33 nHPulse ElectronicsPE-0402CL330JTTانظر الشكل 12 والشكل 13 لجهاز استقبال التنسيب
- الثنائيات الترددية اللاسلكيةMACOMMA4E2200B1-287Tانظر الشكل 12 والشكل 13 ل جهاز استقبال التنسيب
- هوائيSMA LPRSANT-433MS
جهاز استقبال - موصل SMALinxTechnologies CONSMA001انظر الشكل 12 والشكل 13 للحصول على مستشعر التنسيب
- مستشعر مكثف C1MurataGRM0225C1H8R0DA03L8 pF 0402
C2MurataGRM0225C1H8R0DA03L8 pF 0402
- C3Murataمستشعر مكثف GCM155R71H102KA37D1 nF 0402
- مستشعر C4MurataGRM0225C1H1R8BA03L1.8 pF
- C5VishayCRCW04020000Z0EDCضع المقاوم 0R 0402 أو استخدمه لمطابقة مستشعر الهوائي
- مستشعر مكثف C6MurataGRM155C81C105KE11J1 uF 0402
- مكثف
C7 Murata GRM155C81C105KE11J 1 uF 0402المستشعر -MurataGRM022R61A104ME01L100 nF 0402
إرسال RFMICRF113YM6-MICRF113 TRIC1
IC2PIC16LF1704-I / MLPIC16LF1704 منخفض الطاقة
R1VishayCRCW040210K0FKEDC 10 كيلو أوم 0402
- R2Vishayمستشعر المقاوم CRCW040233K0FKEDC33 كيلو أوم 0402
- مستشعر المقاوم R3VishayCRCW04021K00FKEDC1 كيلو أوم 0402
- مستشعر المقاوم R5VishayCRCW040210K0FKEDC10 كيلو أوم 0402
- X1ABRACONABM8W-13.4916MHZ-8-J2Z-T33.2 × 2.5 مم 13.4916 ميجا هرتز 8 pF
سلك التيتانيومالكريستالي Sigma-AldrichGF36846434سلك التيتانيوم 0.125 مم
محلل شبكة المتجهاتمصغرة حلول الراديوminiVNA يمكناستخدام محللات شبكة ناقلات أخرى صغيرة - تردد التشغيل المطلوب هو 300 &ndash ؛ 500 ميجاهرتز، عرض نطاق ترددي للدقة يساوي أو أقل من 1 ميجاهرتز، طاقة خرج لا تزيد عن 0 ديسيبل ميلي واط ويفضل أن يكون النطاق الديناميكي أفضل من 60 ديسيبل للواجهة الأمامية المستقبلة
كابل - مستشعر مكثف مستشعر مكثف C8 - مستشعر Microchip -TR - مستشعر متحكم دقيق - مستشعر المقاوم

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. El-Serag, H. B., Sweet, S., Winchester, C. C., Dent, J. Update on the epidemiology of gastro-oesophageal reflux disease: a systematic review. Gut. 63 (6), 871-880 (2014).
  2. Gyawali, C. P., et al. Modern diagnosis of GERD: the Lyon Consensus. Gut. 67 (7), 1351-1362 (....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Wireless pH SensorImplantable SensorEndoscopic ImplantationSchottky Diode ReceiverPassive RectennaEsophageal pH MonitoringISFET SensorAmplitude Shift KeyingHemostatic ClipGastroesophageal Reflux

Related Articles