כתב היד מציג חיישן pH מושתל מיניאטורי עם פלט אלחוטי מווסת ASK יחד עם מעגל מקלט פסיבי לחלוטין המבוסס על דיודות שוטקי עם אפס הטיה. פתרון זה יכול לשמש כבסיס לפיתוח של מכשירי טיפול electrostimulation מכויל in vivo לניטור pH אמבולטורי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
בניית חיישן אנדוסקופי התומך באנדוסקופיה לניטור pH עם מקלט מבוסס דיודת סטוקי עם אפס הטיה
במאמר זה
סיכום
תקציר
ניטור pH אמבולטורי של ריפלוקס פתולוגי הוא הזדמנות להתבונן בקשר בין הסימפטומים לבין חשיפה של הוושט צרבת או לא חומצי. מאמר זה מתאר שיטה לפיתוח, ייצור והשתלה של חיישן pH זעיר התומך אלחוטית. החיישן מתוכנן להיות מושתל אנדוסקופי עם קליפ hemostatic יחיד. מקלט פסיבי לחלוטין המבוסס על דיודת שוטקי עם אפס הטיה נבנה ונבדק גם הוא. כדי לבנות את ההתקן, נעשה שימוש בלוח מעגלים מודפס דו-שכבתי וברכיבים מחוץ למדף. מיקרו-בקר זעיר עם ציוד היקפי אנלוגי משולב משמש כקצה קדמי אנלוגי לחיישן טרנזיסטור בעל אפקט שדה רגיש ליונים (ISFET) ולייצור אות דיגיטלי המועבר עם שבב משדר משרעת. ההתקן מופעל על-ידי שני תאים אלקליין ראשיים. המכשיר המושתל בעל נפח כולל של 0.6 ס"מ ומשקל של 1.2 גרם, וביצועיו אומתו במודל ex vivo (ושט חזירי ובטן). לאחר מכן, מקלט פסיבי בעל טביעת רגל קטנה, אשר ניתן לשלב בקלות במקלט חיצוני או במומחה הנוירוסטימולטור המושתל, נבנה והוכח כמקבל את אות ה- RF מהשתל כאשר הוא נמצא בסמיכות (20 ס"מ) אליו. הגודל הקטן של החיישן מספק ניטור pH רציף עם חסימה מינימלית של הוושט. החיישן יכול לשמש בפועל קליני שגרתי לניטור pH הוושט 24/96 h ללא צורך להכניס קטטר לאף. אופיו "בעל הספק אפס" של המקלט מאפשר גם שימוש בחיישן לכיול אוטומטי של התקני גירוי עצבי של הוושט התחתון. בקרה פעילה מבוססת חיישנים מאפשרת פיתוח אלגוריתמים מתקדמים כדי למזער את האנרגיה המשמשת להשגת תוצאה קלינית רצויה. אחת הדוגמאות של אלגוריתם כזה תהיה מערכת לולאה סגורה לטיפול ברמת גירוי עצבי לפי דרישה של מחלת ריפלוקס גסטרו-ושט (GERD).
מבוא
קונצנזוס מונטריאול מגדיר מחלת ריפלוקס gastroesophageal (GERD) כמו "מצב המתפתח כאשר refluxing התוכן של הבטן גורם לתסמינים לא נעימים ו /או סיבוכים". זה עשוי להיות קשור לסיבוכים ספציפיים אחרים כגון ההחמרות הוושט, הוושט של בארט, או אדנוקרצינומה הוושט. GERD משפיע על כ-20% מהאוכלוסייה הבוגרת, בעיקר במדינות עם מצב כלכלי גבוה1.
ניטור חומציות אמבולטורי של ריפלוקס פתולוגי (זמן חשיפה לחומצה של יותר מ -6%) מאפשר לנו להבחין בין הסימפטומים לבין ריפלוקס גסטרו-ושט חומצי או לא חומצי2,3. בחולים שאינם מגיבים לטיפול PPI (מעכב משאבת פרוטון), ניטור pH יכול לענות אם זה ריפלוקס גסטרו-ושט פתולוגי ומדוע המטופל אינו מגיב לטיפול PPI סטנדרטי. אפשרויות ניטור pH ועכבות שונות מוצעות כעת. אחת האפשרויות החדשות יותר היא ניטור אלחוטי באמצעות התקנים מושתלים4,5.
GERD קשורה עם הפרעת הסוגר הוושט התחתון (LES), שבו הצירים המוצגים במהלך מנומטריה הוושט אינם פתולוגיים אבל יש משרעת מופחתת GERD לטווח ארוך. LES מורכב שריר חלק ושומר על התכווצויות טוניק בשל גורמים מיוגניים ונוירוגניים. זה מרגיע בשל עיכוב בתיווך vagal מעורבים תחמוצת החנקן כמו נוירוטרנסמיטר6.
גירוי חשמלי עם שני זוגות של אלקטרודות הוכח להגדיל את זמן ההתכווצות של LES במודל ריפלוקס כלבים7. הרפיה של LES כולל הלחץ שיורית במהלך הבליעה לא הושפעו גירוי בתדר נמוך וגבוה כאחד. גירוי בתדר גבוה הוא בחירה ברורה מכיוון שהוא דורש פחות כוח ומאריך את חיי הסוללה.
למרות טיפול אלקטרוסטימולציה (ET) של הסוגר הוושט התחתון הוא מושג חדש יחסית בטיפול בחולים עם GERD, טיפול זה הוכח להיות בטוח ויעיל. צורה זו של טיפול הוכח לספק הקלה משמעותית ומתמשכת מן הסימפטומים של GERD תוך ביטול הצורך בטיפול PPI והפחתת חשיפה חומצה הוושט8,9,10.
חיישן ה- pH החדיש הנוכחי לאבחון GERD הוא התקן בראבו11,12. בנפח מוערך של 1.7 cm3, זה יכול להיות מושתל ישירות לתוך הוושט עם או בלי משוב אנדוסקופי חזותי ומספק 24 שעות + ניטור של pH בוושט.
בהתחשב בכך טיפול electrostimulation היא אחת החלופות המבטיחות ביותר לטיפול GERD לא מגיב לטיפול סטנדרטי8,13, זה הגיוני לספק את הנתונים מחיישן ה- pH לנוירוסטימולטור. המחקר האחרון מראה דרך ברורה להתפתחות עתידית בתחום זה אשר יוביל מכשירים מושתלים All-in-One נוקשים אשר ישכון באתר של גירוי עצבי14,15. לשם כך, ISFET (טרנזיסטור אפקט שדה רגיש יונים) הוא אחד הסוגים הטובים ביותר של חיישנים בגלל אופיו הזעיר, האפשרות של שילוב על שבב של אלקטרודה ייחוס (זהב במקרה זה), ורגישות גבוהה מספיק. על סיליקון, ISFET דומה למבנה של MOSFET סטנדרטי (תחמוצת מתכת מוליך למחצה שדה אפקט טרנזיסטור). עם זאת, השער, המחובר בדרך כלל למסוף חשמלי, מוחלף בשכבה של חומר פעיל במגע ישיר עם הסביבה. במקרה של ISFETs רגישים ל- pH, שכבה זו נוצרת על ידי סיליקון nitride (Si3N4)16.
החיסרון העיקרי של מכשירים מושתלים אנדוסקופיים הוא המגבלה המובנית של גודל הסוללה, אשר עלול להוביל לאורך חיים מופחת של מכשירים אלה או להניע את היצרנים לפתח אלגוריתמים מתקדמים שיספקו את האפקט הנדרש בעלות אנרגיה נמוכה יותר. אחת הדוגמאות של אלגוריתם כזה תהיה מערכת לולאה סגורה לטיפול בגינוי עצבי לפי דרישה של GERD. בדומה למוני גלוקוז רציפים (CGM) + מערכות משאבת אינסולין17, מערכת כזו תעסיק חיישן pH בוושט או חיישן אחר כדי לזהות את הלחץ הנוכחי של הסוגר הוושט התחתון יחד עם יחידת גירוי עצבי.
התגובה לטיפול גירוי עצבי ואת הדרישות עבור דפוסי גירוי עצבי יכול להיות אינדיבידואלי13. לכן, חשוב לפתח חיישנים עצמאיים שיכולים לשמש לאבחון ואפיון של תפקוד לקוי או להשתתף באופן פעיל בכיול מערכת גירוי עצבי על פי הדרישות האישיות של החולים18. חיישנים אלה צריכים להיות קטנים ככל האפשר כדי לא להשפיע על הפונקציונליות הרגילה של האיבר.
כתב יד זה מתאר שיטה של עיצוב וידוק של חיישן pH מבוסס ISFET עם משדר משרעת-shifting (ASK) ומקלט פסיבי בעל טביעת רגל קטנה. בהתבסס על הארכיטקטורה הפשוטה של הפתרון, נתוני ה- pH יכולים להתקבל על ידי מקלט חיצוני או אפילו neurostimulator מושתל ללא כל נפח משמעותי או עונש כוח. אפנון ASK נבחר בשל אופיו של המקלט הפסיבי, המסוגל לזהות רק כוח אות RF שהתקבל (המכונה לעתים קרובות "עוצמת אות שהתקבלה"). התרשים הסכמטי, המוטבע כחומר משלים, מציג את בניית ההתקן. הוא מופעל ישירות משתי סוללות אלקליין AG1, המספקות מתח בין 2.0-3.0 V (בהתבסס על מצב הטעינה). הסוללות מפעילות את המיקרו-בקר הפנימי, המשתמש ב- ADC (ממיר אנלוגי לדיגיטלי), DAC (ממיר דיגיטלי לאנלוגי), מגבר תפעול פנימי וציוד FVR (ייחוס במתח קבוע) כדי להטות את חיישן ה- pH של ISFET. מתח "שער" וכתוצאה מכך (אלקטרודה התייחסות הזהב) הוא פרופורציונלי ל- pH של הסביבה שמסביב. זרם זהות יציב מסופק על ידי נגד חישת R2 בצד נמוך. המקור של חיישן ISFET מחובר לקלט הלא הפוך של המגבר התפעולי, בעוד שהקלט ההפוך מחובר למתח היציאה של מודול DAC המוגדר ל- 960 mV. הפלט של המגבר התפעולי מחובר לפין הניקוז של ISFET. מגבר תפעולי זה מווסת את מתח הניקוז כך שהפרש המתח בנגד R2 הוא תמיד 960 mV; לכן, זרם הטיה קבוע של 29 μA זורם דרך ISFET (כאשר בפעולה רגילה). מתח השער נמדד לאחר מכן באמצעות ADC. לאחר מכן, המיקרו-בקר מפעיל את משדר ה-RF באמצעות אחד מפיני ה-GPIO (קלט/פלט למטרה כללית) ומשדר את הרצף. מעגל משדר RF כרוך ברשת קריסטלית ומתאימה התואמת את הפלט ל-50 Ω עכום.
לניסויים שהוכחו כאן, השתמשנו בקיבה של חזיר עם חלק ארוך של הוושט רכוב במודל פלסטיק סטנדרטי. זהו מודל נפוץ לתרגול טכניקות אנדוסקופיות כגון ESD (ניתוח תת-אמוסקופי אנדוסקופי), שיר (מיוטומיה אנדוסקופית אוראלי), כריתה רית אנדוסקופית (EMR), המוסטזיס וכו '. לגבי הפרמטרים האנטומיים הקרובים ביותר האפשריים המתקרבים לאיברים אנושיים, השתמשנו בקיבה ובוושט של חזירים במשקל 40-50 ק"ג.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
במחקר זה לא היו מעורבים בעלי חיים חיים. הניסוי בוצע במודל ex vivo המורכב מוושט חזירי ובטן. הקיבה והוושט נרכשו מקצבייה מקומית כמוצר הסטנדרטי שלהם. הליך זה הוא בהתאם לחוקים הצ'כיים, ואנו מעדיפים אותו בגלל עיקרון "3R" (החלפה, הפחתה ועידון).
1. ייצור הרכבה של חיישן ה-pH
הערה: שים לב לאמצעי זהירות לטיפול ברכיבים רגישים לפריקה אלקטרוסטטית (ESD) לאורך ייצור הרכבת חיישן ה- pH. היזהר בעת עבודה עם ברזל הלחמה.
- הנח את חיישן ה- pH של ISFET מותקן על לוח מעגלים מודפס (PCB) על משטח שטוח. אתר את אנשי הקשר הניתנים להלחמה.
- לקצץ את המגעים הלחמה, כך האורך שלהם הוא לא יותר מ 3 מ"מ.
- הלחמה קטע של 15 מ"מ של כבל מצופה אתילן פרופילן פלואורי (FEP) לאלקטרודות ההלחמה של חיישן ה- pH. אין לנקות באופן מכני או כימי את ההרכבה החשופת למות. נסה למנוע זיהום של למות ו PCB עם שטף במהלך הלחמה.
- בדוק את הרכבת חיישן ה- pH תחת מיקרוסקופ עבור מעגלים ומכנסיים קצרים פתוחים. לאחר מכן, בדוק את המכנסיים הקצרים עם בודק פתוח קצר. הרכבה מוכנה כהלכה בשלב זה מוצגת באיור 1.
- לנקות את הרכבה חיישן pH בניקוי קולי במשך 5 דקות ב 70 °C (70 °F) בתמיסה של 5% של מסיר שטף במים. הטווח האופטימלי של כוח אולטרסאונד הוא 50-100 W / l. אין לחרוג מ- 100 W/l.
- לשטוף את הרכבה חיישן pH באלכוהול איזופרופיל כיתה טכנית לפחות 3 דקות ולתת לו להתייבש בתנור ב 80 °C (70 °F) במשך 15 דקות.
- הנח את כל חיישני ה- pH על משטח שטוח (במקרה שהכפלות מוכנות בו זמנית) לפני שתמשיך לשלב הבא.
- מערבבים כמות מתאימה של אפוקסי בשני חלקים לתמצית האלקטרודות המולחמות. השתמש מינימום של 2 מ"ל כדי לאפשר ערבוב יסודי. השתמש אפוקסי אטום שחור כדי לאפשר בדיקה מאוחר יותר - חלקים של החיישן חשוף לסביבה ייראו קל יותר כפי שהם לא יהיו אפוקסי אטום עליהם
- מעבירים את האפוקסי המעורב למזרק בגודל 1 מ"ל עם מחט שטוחה בגודל 0.5 מ"מ.
- מצפים לאזור ההלחמה של חיישני pH באפוקסי. הקפד לצפות את כל האזור של אלקטרודות PCB ואת החוט החשוף.
- תן את אפוקסי לרפא או בטמפרטורה בחדר או בטמפרטורה גבוהה (80 °C מקסימום), עבור מחקר זה 50 °C (50 °C) שימש עם אפוקסי המפורטים בטבלת החומרים.
- בדוק את האזור המצוי תחת מיקרוסקופ. אם נחשפים חלקי מתכת לא מצופים (אלקטרודה PCB או חוט) , חזור על שלבים 1.8-1.11 עד שאין סימנים חזותיים של מתכת לא מצופה.
- קיצצו את החוטים לאורך ולזווית המוצגים באיור 2. מצפים את הקצוות עם הלחמה כדי למנוע השחקות.
2. ייצור ההרכבה האלקטרונית
הערה: שים לב לאמצעי זהירות לטיפול ברכיבים רגישים ל-ESD לאורך ייצור האלקטרוניקה. היזהר בעת עבודה עם ברזל הלחמה ואקדח אוויר חם.
- מקם את ה- PCB (מיוצר בהתבסס על הקבצים המשלימים "pcb1.zip" ודיאגרמה סכמטית "סכמטית.png") על משטח שטוח, רכיבים בצד למעלה.
- יש למרוח משחת הלחמה על כל הרפידות החשופות מצופות זהב.
- הניחו את כל הרכיבים הפסיביים והפעילים באמצעות פינצטה לפי איור 3 וטבלת החומרים.
- מחממים את ה- PCB עם אקדח האוויר החם כדי להלחים את הרכיבים. מחממים את ה- PCB בהדרגה ל -150 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות כדי לגרש שאריות מים מהחבילות ולהפעיל את השטף במשחה הלחמה. לאחר מכן, לחמם את PCB ל 260 °C (50 °F) כדי הלחמה את הרכיבים. תן PCB להתקרר לטמפרטורת החדר, לא להזיז אותו במהלך כל תהליך ההלחמה.
- לאחר הלחמה וקירור לטמפרטורת החדר, בדוק את ה- PCB תחת מיקרוסקופ כדי לאמת את המיקום הנכון של כל הרכיבים והמכנסיים הקצרים. אם לא נצפו מכנסיים קצרים או מיקום רכיב שגוי, דלג על שלב 2.6.
- תקן כל מכנסיים קצרים או מיקום רכיב שגוי עם אקדח הלחמה או אקדח אוויר חם. עבור לשלב 2.5.
- חוטי הלחמה 5 לרכיבים (מוליכי הספק ותכנות) כפי שמוצג באיור 4.
- כדי לחבר את ה- PCB למתכנת, חבר את החוטים המולחמים בשלב 2.7. למחבר של המתכנת.
- קושחת התוכנית (ראה תוצאות מייצגות לקבלת הסבר מפורט על איזה קובץ להשתמש) למיקרו-בקר. השתמש בהליך המתואר קודם לכן כדי להגדיר את תוכנת התכנות19. הגדר את המתכנת כדי להפעיל את המכשיר עם מתח של כ 2.5 V. דה הלחמה 5 חוטים לאחר תכנות.
- הנח את ה- PCB על משטח שטוח, בצד הרכיב למעלה. הלחימו את חוט אנטנת הנחושת AWG38 (אורך של 3 ס"מ) כפי שמוצג באיור 5 ועטפו אותו סביב קצה ה-PCB. תקן את חוט האנטנה לקצה ה- PCB עם דבק ציאנואקרילט. הלחמה את שני מגשרי החוטים האחרים עם חוט נחושת SWG38 כפי שמוצג באיור 5. הימנע ממגע חשמלי עם רכיבים אחרים.
- שים את PCB על משטח שטוח, בצד הרכיב כלפי מטה.
- הלחמה של שני מחזיקי סוללות לחלק הנגדי של PCB, כפי שמוצג באיור 6.
- הלחם את הרכבת חיישן ה-pH למסופים ב-PCB, כפי שמוצג באיור 7.
- הכנס שתי סוללות AG1 למחזיקי הסוללה.
הערה: אל תמשיך בשלב זה ובצעדים הבאים בסעיף זה לפני 24 שעות לפני בדיקה והשתלה אנדוסקופית של החיישן. - הכן כמות מתאימה של אפוקסי כמתואר בשלב 1.8. לתמצית ההתקן.
- לתמצת את המכשיר עם אפוקסי באמצעות אותו הליך המתואר בשלב 1.9 (מזרק עם מחט). תן את אפוקסי לרפא בטמפרטורת החדר או טמפרטורה מעט גבוהה (לא יעלה על 50 °C (50 °F) בגלל נוכחות של סוללות). ראו איור 8 לקבלת תוצאות אנקפסולציה נכונות.
- צרו וו חוט טיטניום לפי איור 9.
הערה: טיטניום (כיתה II) נבחרה בשל תאימות ביולוגית ורשומה של שימוש במכשירים רפואיים מושתלים. נירוסטה ניתן להשתמש, מדי. עם זאת, הסוג וטיפול בחום חייב להיבחר בזהירות כמו כמה סוגי נירוסטה הם שבירים מאוד. - חברו את וו החוט למכשיר עם טיפה של אפוקסי מרפא במהירות (ראו איור 10) ותנו לו להתרפא בטמפרטורת החדר או בטמפרטורה מעט גבוהה (מקסימום 50 °C). חיישן ה- pH ממוקם בצד השמאלי התחתון של ההתקן המושתל.
- החיישן מופעל 24 שעות לאחר החדרת הסוללות. בינתיים, להמשיך עם שלב 3.
הערה: השהה את הפרוטוקול כעת אם השלמת שלב 3 בתוך 24 שעות לאחר החדרת הסוללות אפשרית.
3. ייצור מקלט רקנה פסיבי
- מניחים את PCB (מיוצר על בסיס הקובץ המשלים "pcb2.zip"). עבור rectenna על משטח שטוח.
- הלחימו את הרכיבים בשיטת הדבקת הלחמה המתוארת בשלבים 2.2-2.6 או השתמשו באקדח הלחמה לפי איור 11A.
הערה: אם הנסיין מחליט לייצר שוב את מקלט rectenna (הוא יוצר בעבר והתאם) או אינו מעוניין להמשיך עם התאמת מקלט, השתמש בערכי הרכיבים שנקבעו בעבר על-ידי הנסיין או סופקו באיור 11B ולדלג על שלבים 3.5-3.7. - הלחמה של מחבר SMA ל- PCB.
- בדוק את PCB תחת מיקרוסקופ. אם נצפתה מכנסיים קצרים או מיקום רכיב שגוי, תקן את הבעיות.
- צרף קלט מנתח רשת וקטורי למחבר SMA.
- הקלט את תרשים S11 Smith של rectenna מ 300-500 MHz עם רוחב פס רזולוציה של 1 kHz. שים לב לתגובה ורשום את העכבה ב- 431.7 MHz. השתמש בתוכנת מחשבון תואמת מכשולים כדי לקבוע את הערכים של רכיבים תואמים. תרשים סמית לדוגמה מוצג באיור 12A.
- הלחימו את הרכיבים התואמים לעקלה ובחנו תחת מיקרוסקופ לקצר חשמלי ומיקום רכיבים.
- מדדו שוב עם מנתח הספקטרום ואשרו שיחס הגלים העומד במתח (VSWR) הוא מתחת ל-3 בין 300 ל-500 מגה-הרץ (בתוך מעגל הציאן החיצוני המוצג באיור 12B). אם לא, חזור על הפעולה עם רכיבים תואמים שונים או המשך עם הביצועים המופחתים של rectenna בראש.
- חבר את אנטנת הפס של 433 מגה-הרץ למחבר SMA. חבר אוסצילוסקופ לפלט המשען.
- הגדר את האוסצילוסקופ לפעולה בערוץ יחיד, בסיס זמן מתגלגל, מצב DC, בסיס זמן של 500 ms/div וקנה מידה של מתח 5 mV/div.
4. בדיקת המכשיר
הערה: השלבים הבאים דורשים שימוש בכימיקלים. למד את גליונות נתוני הבטיחות החומרית של הכימיקלים מראש והשתמש בציוד מגן מתאים ובשיטות מעבדה נפוצות בעת מניפולציה.
- בדוק את הפלט של החיישן על ידי התבוננות באות המוצג על האוסצילוסקופ. פלט המדגם מוצג באיור 13,14. ההתקן יהיה פעיל לאחר 24 שעות לאחר החדרת הסוללות. תקופת העברת הפלט של חיישן ה- pH משתנה בהתאם לקובץ שתוכנת למיקרו-בקר (ראה תוצאות מייצגות להסבר מפורט).
- הכן 2% תמיסה חומצה הידרוכלורית (לנקוט זהירות בעת טיפול בחומצה הידרוכלורית). הכן פתרונות חיץ 100 mM של pH 4 (אשלגן מימן פתלט / חומצה הידרוכלורית), pH 7 (אשלגן דיהידרוגן פוספט / נתרן הידרוקסיד), ו- pH 10 (נתרן קרבונט / נתרן מימן קרבונט) באמצעות נהלי מעבדה סטנדרטיים ולסמן את הכוסות.
- אמת את רמת ה- pH של כל ארבעת הכלים באמצעות מד pH מכויל. התאימו במידת הצורך.
- תטביעו את הקפסולה בכל ותקליטו לפחות 3 דגימות. מדוד את התקופה שבין הפעימה השנייה והשלישית ומלא אותה בגיליון האלקטרוני שסופק (קובץ משלים 1). קבע את מקדמי הכיול עבור חיישן ה- pH באמצעות הגיליון האלקטרוני.
- לאחר הכיול, למדוד את הזמן בין הפעימה השנייה והשלישית ולהכניס אותו לתוך הגיליון האלקטרוני כדי לקבוע את ה- pH של הפתרון שאליו נחשף חיישן ה- pH.
5. השתלה אנדוסקופית של החיישן
- הכן דגם חזירים אנדוסקופי ex vivo המורכב מהקיבה וקטע ארוך של הוושט.
- תפסו את החיישן מבחוץ עם קליפ hemostatic, כפי שמוצג באיור 15 ובאיור 16.
- הכנס את האנדוסקופ עם החיישן בקליפ בדרך הרגילה לדגם.
- מקם את הקליפ עם החיישן קרוב הסוגר הוושט התחתון.
- לסובב את האנדוסקופ נגד קיר הוושט, לפתוח את הקליפ ולאחר מכן לדחוף לכיוון הקיר הוושט. סגור את הסרטון ושחרר את הסרטון. החיישן יישאר מחובר לקיר הוושט במיקום הרצוי, כפי שמוצג באיור 17D ובאיור 17E.
- לחלץ את האנדוסקופ.
6. ניסוי לאחר ההשתלה
הערה: השלבים הבאים דורשים שימוש בכימיקלים. למד את גליונות נתוני הבטיחות החומרית של הכימיקלים מראש והשתמש בציוד מגן מתאים ובשיטות מעבדה נפוצות בעת מניפולציה.
- מקם את המקלט בטווח של 10 ס"מ (מרבי) מהחיישן המושתל.
- הזריקו 50 מ"ל לפתרונות עם ערכי pH שונים לוושט, כפי שמוצג באיור 18, וצפו בשינויים בתגובת החיישן. לחזור על האנדוסקופ לאחר כל זריקה ולקרוא את הערך לא לפני 30 s לאחר ההזרקה. לשטוף את הוושט עם 100 מ"ל של מים deionized בין הזרקת פתרונות עם pH שונה.
- השתמש בגיליון האלקטרוני (קובץ משלים 1) כדי לחשב את ה- pH הנמדד על-ידי החיישן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
התקן המסוגל חישת pH אוטונומית ושידור אלחוטי של ערך ה-pH נבנה בהצלחה, כפי שמוצג באיור 8. המכשיר הבנוי הוא דגם מיניאטורי; הוא שוקל 1.2 גרם ויש לו נפח של 0.6 cm3. הממדים המשוערים הם 18 מ"מ x 8.5 מ"מ x 4.5 מ"מ. כפי שניתן לראות באיור 15, איור 16 ואיור 17, ניתן להשתיל אותו לקרבה של הסוגר הוושט התחתון עם קליפ המוסטטי אחד; אין צורך באביזרים מיוחדים. מבט מפורט על ושט ניתח עם החיישן המ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
שיטה זו מתאימה לחוקרים העובדים על פיתוח מכשירים רפואיים מושתלים פעילים חדשניים. זה דורש רמה של מיומנות בייצור של אבות טיפוס אלקטרוניים עם רכיבי הרכבה על פני השטח. השלבים הקריטיים בפרוטוקול קשורים לייצור האלקטרוניקה, במיוחד אכלוס ה- PCB, הנוטה לשגיאת מפעיל במיקום והלחמה של רכיבים קטנים. לאחר מכן, אנקפסולציה נכונה חיונית כדי להאריך את משך החיים של המכשיר כאשר הוא חשוף ללחות ונוזלים. שיטת ההשתלה תוכננה תוך התחשבות בפשטות. הסיכון לנקב את הוושט או תופעות לוואי אחרות במהלך ההשתלה הוא מינימלי. קליפים Hemostatic נמצאים בשימוש נר...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין על מה להצהיר.
תודות
המחברים מודים תודה לאוניברסיטת צ'ארלס (פרויקט GA UK No 176119) על תמיכתה במחקר זה. עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית המחקר של אוניברסיטת צ'ארלס PROGRES Q 28 (אונקולוגיה).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סוללת AG1 | Panasonic | SR621SW | שתי סוללות לשתל אחד |
| מחזיק סוללה | MYOUNG | MY-521-01 | |
| חוט אמייל נחושת לאנטנה | pro-POWER | חוט QSE - קוטר 0.15 מ"מ, 38 SWG | |
| אפוקסי לאנקפסולציה | Loctite | M-31 CL | שני חלקים בדרגה רפואית תואם ISO10993 כבל אפוקסי |
| FEP לחיישן | pHMolex / Temp-Flex | 100057-0273 | |
| מנקה שטף | Shesto | UTFLLU05 | הכן תמיסה של 5% במים נטולי יונים לניקוי על ידי סוניקציה |
| קליפ המוסטטי | בוסטון סיינטיפיק | רזולוציה | |
| אקדח אוויר חם + מלחם | WEP. | דגם 706 | כל מלחם המסוגל להלחם עם פח ואקדח אוויר חם המסוגל לשמור על 260 מעלות; ניתן להשתמש ב-C |
| תוכנת התאמת עכבה | Iowa Hills Software | Smith Chart | ניתנת להורדה מ-http://www.iowahills.com/9SmithChartPage.html - לחלופין, כל תוכנת תכנון RF תומכת בחישוב רכיבי התאמת עכבה |
| חיישן pH ISFET על PCB | WinSense | WIPS | הזמינו דגם מותקן מראש על PCB עם אלקטרודת ייחוס זהב על השבב |
| מד pH מעבדה | Hanna Instruments | HI2210-02 | בשימוש עם בדיקת זכוכית HI1131B |
| מתכנת Microcontorller | Microchip | PICkit 3 | ניתן להשתמש גם במתכנתים אחרים תואמי PIC16 |
| בטן חזיר עם וושט | חוות חזירים מקומית | מתקבל מ כ. 40– 50 ק"ג חזיר | חשוב שהקיבה תכלול אורך מלא של הוושט. |
| לוח מעגלים מודפסים - מקלט | בחר ספק PCB מועדף | על פי נתוני pcb2.zip | שכבה אחת, עובי 0.8 מ"מ, FR4, ללא מסכה |
| לוח מעגלים מודפסים - חיישן | בחר ספק PCB מועדף | על פי נתוני pcb1.zip | דו שכבתי עם PTH, עובי 0.6 מ"מ, FR4, 2x מקלט מסכה |
| - 0R | Vishay | CRCW04020000Z0EDC | ראה איור 12 ואיור 13 למיקום |
| מקלט - 1.5 pF | Murata | GRM0225C1C1R5CA03L | ראה איור 12 ואיור 13 עבור מקלט מיקום |
| - 100 pF | Murata | GRM0225C1E101JA02L | ראה איור 12 ואיור 13 עבור מקלט מיקום |
| - 33 nH | Pulse Electronics | PE-0402CL330JTT | ראה איור 12 ואיור 13 עבור |
| מקלט מיקום - דיודות שוטקי RF | MACOM | MA4E2200B1-287T | ראה איור 12 ואיור 13 עבור מקלט מיקום |
| - אנטנת SMA | LPRS | ANT-433MS | |
| - מחבר SMA | Linx Technologies | CONSMA001 | ראה איור 12 ואיור 13 עבור |
| חיישן מיקום - | Murata | GRM0225C1H8R0DA03L | 8 pF 0402 |
| C2 | Murata | GRM0225C1H8R0DA03L 8 pF 0402 | |
| - C3 | Murata | קבלים GCM155R71H102KA37D 1 nF 0402 | |
| C4 | Murata | GRM0225C1H1R8BA03L | 1.8 pF |
| - נגד C5 | Vishay | CRCW04020000Z0EDC | מקם 0R 0402 או השתמש בו כדי להתאים את האנטנה |
| חיישן - C6 | Murata | GRM155C81C105KE11J | 1 uF 0402 |
| חיישן - C7 | Murata | GRM155C81C105KE11J | 1 קבל |
| uF 0402חיישן - C8 | Murata | GRM022R61A104ME01L | 100 nF 0402 |
| - IC1 | Microchip | MICRF113YM6-TR | MICRF113 חיישן משדר RF |
| - IC2 | Microchip | PIC16LF1704-I/ML | PIC16LF1704 חיישן מיקרו-בקר בהספק נמוך |
| - R1 | Vishay | CRCW040210K0FKEDC | חיישן נגד 10 kOhm 0402 |
| - R2 | Vishay | נגד CRCW040233K0FKEDC 33 kOhm 0402 | |
| - R3 | Vishay | CRCW04021K00FKEDC | 1 kOhm 0402 |
| חיישן נגד - R5 | Vishay | CRCW040210K0FKEDC | 10 kOhm 0402 |
| חיישן נגד - X1 | ABRACON | ABM8W-13.4916MHZ-8-J2Z-T3 | 3.2 x 2.5 מ"מ 13.4916 מגה-הרץ 8 pF |
| חוט טיטניום | סיגמא-אולדריץ' | GF36846434 | 0.125 מ"מ |
| מנתח רשת וקטורית | מיני RADIO SOLUTIONS | miniVNA זעיר | ניתן להשתמש במנתחי רשת וקטוריים אחרים - תדר הפעולה הנדרש הוא 300– 500 מגה-הרץ, רוחב פס ברזולוציה שווה או נמוך מ-1 מגה-הרץ, הספק פלט של לא יותר מ-0 dBm וטווח דינמי רצוי טוב יותר מ-60 dB עבור הקצה הקדמי המקבל |
מקורות
- 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).
- Gyawali, C. P., et al. Modern diagnosis of GERD: the Lyon Consensus. Gut. 67 (7), 1351-1362 (2018).
- Cesario, S., et al. Diagnosis of GERD in typical and atypical manifestations. Acta Biomedica. 89 (5), 33-39 (2018).
- Sifrim, D., Gyawali, C. P. Prolonged wireless pH monitoring or 24-hour catheter-based pH impedance monitoring: Who, When, and Why. American Journal of Gastroenterology. 115 (8), 1150-1152 (2020).
- Chae, S., Richter, J. E. Wireless 24, 48, and 96 Hour or impedance or oropharyngeal prolonged pH monitoring: Which test, when, and why for GERD. Current Gastroenterology Reports. 20 (11), 52(2018).
- Furness, J. B., Callaghan, B. P., Rivera, L. R., Cho, H. -J. The enteric nervous system and gastrointestinal innervation: integrated local and central control. Adv Exp Med Biol. 817, 39-71 (2014).
- Sanmiguel, C. P., et al. Effect of electrical stimulation of the LES on LES pressure in a canine model. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 295 (2), 389-394 (2008).
- Rodríguez, L., et al. Electrical stimulation therapy of the lower esophageal sphincter is successful in treating GERD: final results of open-label prospective trial. Surgical Endoscopy. 27 (4), 1083-1092 (2013).
- Rinsma, N. F., Bouvy, N. D., Masclee, A. A. M., Conchillo, J. M. Electrical stimulation therapy for gastroesophageal reflux disease. Journal of Neurogastroenterology and Motility. 20 (3), 287-293 (2014).
- Rodríguez, L., et al. Two-year results of intermittent electrical stimulation of the lower esophageal sphincter treatment of gastroesophageal reflux disease. Surgery. 157 (3), 556-567 (2015).
- Kwiatek, M. A., Pandolfino, J. E. The BravoTM pH capsule system. Digestive and Liver Disease. 40 (3), 156-160 (2008).
- Karamanolis, G., et al. Bravo 48-hour wireless pH monitoring in patients with non-cardiac chest pain. objective gastroesophageal reflux disease parameters predict the responses to proton pump inhibitors. Journal of Neurogastroenterology and Motility. 18 (2), 169-173 (2012).
- Rodríguez, L., et al. Two-year results of intermittent electrical stimulation of the lower esophageal sphincter treatment of gastroesophageal reflux disease. Surgery (United States). 157 (3), 556-567 (2015).
- Hajer, J., Novák, M., Rosina, J. Wirelessly powered endoscopically implantable devices into the submucosa as the possible treatment of gastroesophageal reflux disease. Gastroenterology Research and Practice. 2019, 1-7 (2019).
- Deb, S., et al. Development of innovative techniques for the endoscopic implantation and securing of a novel, wireless, miniature gastrostimulator (with videos). Gastrointestinal Endoscopy. 76 (1), 179-184 (2012).
- Shin, P., Mikolajick, T., Ryssel, H. pH Sensing Properties of ISFETs with LPCVD Silicon Nitride Sensitive-Gate. The Journal of Electrical Engineering and Information Science. 2, 82-87 (1997).
- Benhamou, P. -Y., et al. Closed-loop insulin delivery in adults with type 1 diabetes in real-life conditions: a 12-week multicentre, open-label randomised controlled crossover trial. The Lancet Digital Health. 1 (1), 17-25 (2019).
- Nikolic, M., et al. Tailored modern GERD therapy - steps towards the development of an aid to guide personalized anti-reflux surgery. Scientific Reports. 9 (1), 19174(2019).
- Hajer, J., Novák, M. Autonomous and rechargeable microneurostimulator endoscopically implantable into the submucosa. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (139), e57268(2018).
- Pavelka, M., Roth, J. Parietal Cells Of Stomach: Secretion Of Acid. Functional Ultrastructure. , Springer. Vienna. 202-203 (2010).
- Jones, R. D., Neuman, M. R., Sanders, G., Cross, F. S. Miniature antimony pH electrodes for measuring gastroesophageal reflux. The Annals of Thoracic Surgery. 33 (5), 491-495 (1982).
- Avago technologies designing detectors for RF/ID tags application note 1089. , Available from: http://docs.avagotech.com/docs/AV02-1577EN (2008).
- Waugh, R. W., Buted, R. R. The zero bias schottky diode detector at temperature extremes-problems and solutions. Proceedings of the WIRELESS Symposium. , 175-183 (1996).
- Satoh, Y., Ikata, O., Miyashita, T. RF SAW filters. , Available from: http://www.te.chiba-u.jp/lab/ken/Symp/Symp2001/PAPER/SATOH.pdf (2011).
- Soffer, E. Effect of electrical stimulation of the lower esophageal sphincter in gastroesophageal reflux disease patients refractory to proton pump inhibitors. World Journal of Gastrointestinal Pharmacology and Therapeutics. 7 (1), 145(2016).
- Microsemi ZL70323 MICS-band RF miniaturized standard implant module (MiniSIM). , Available from: https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/135307-zl70323-datasheet (2015).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
