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 גסטר....
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 1....
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 (....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
