제로 바이어스 쇼트키 다이오드 기반 수신기를 사용하여 pH 모니터링을 위한 무선 지원 내시경 이식형 센서 구축

Marek Novák; Jozef Rosina; Robert Gürlich; Ivana Cibulková; Jan Hajer

doi:10.3791/62864

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방법 논문

제로 바이어스 쇼트키 다이오드 기반 수신기를 사용하여 pH 모니터링을 위한 무선 지원 내시경 이식형 센서 구축

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DOI:

10.3791/62864

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2021년 8월 27일

Marek Novák¹ , Jozef Rosina¹ , Robert Gürlich² , Ivana Cibulková³ , Jan Hajer³

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

이 논문에서

요약

원고는 ASK 변조 된 무선 출력이있는 소형 이식형 pH 센서와 제로 바이어스 쇼트키 다이오드를 기반으로 한 완전히 패시브 수신기 회로를 제공합니다. 이 용액은 생체 내 교정 된 전기 자극 치료 장치의 개발및 외래 pH 모니터링의 기초로 사용될 수 있습니다.

초록

병리학적 역류의 외래 pH 모니터링은 식도의 증상과 노출 사이의 관계를 산성 또는 비산성 역류에 관찰할 수 있는 기회입니다. 이 백서는 소형 무선 지원 pH 센서의 개발, 제조 및 이식 방법을 설명합니다. 이 센서는 단일 혈전 클립으로 내시경 이식되도록 설계되었습니다. 제로 바이어스 쇼트키 다이오드를 기반으로 한 완전히 패시브 레텐나 기반 수신기도 구성 및 테스트됩니다. 장치를 구성하기 위해 2층 인쇄 회로 기판과 기성 부품이 사용되었습니다. 통합 아날로그 주변 장치가 있는 소형 마이크로 컨트롤러는 이온에 민감한 현장 효과 트랜지스터(ISFET) 센서의 아날로그 프런트 엔드로 사용되며 진폭 시프트 키잉 송신기 칩으로 전송되는 디지털 신호를 생성합니다. 이 장치는 두 개의 기본 알칼리성 셀에 의해 구동됩니다. 이식형 장치는 총 0.6cm3의 부피와 1.2 그램의 무게를 가지며, 그 성능은 전 생체 모델 (돼지 식도와 위)에서 확인되었습니다. 다음으로, 외부 수신기 또는 이식형 신경 자극기에 쉽게 통합될 수 있는 작은 발자국 패시브 레텐나 기반 수신기는 근접(20cm)에 있을 때 임플란트로부터 RF 신호를 수신하는 것으로 입증되었다. 센서의 작은 크기는 식도의 최소한의 방해와 지속적인 pH 모니터링을 제공합니다. 센서는 비강 카테터를 삽입할 필요 없이 24/96 h 식도 pH 모니터링을 위한 일상적인 임상 실습에서 사용될 수 있었습니다. 수신기의 "제로 파워" 특성은 소형 하부 식도 괄약근 신경 자극 장치의 자동 생체 내 교정을 위한 센서를 사용할 수 있게 해줍니다. 능동적인 센서 기반 제어를 통해 고급 알고리즘을 개발하여 사용된 에너지를 최소화하여 바람직한 임상 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 알고리즘의 예 중 하나는 위식도 역류 질환 (GERD)의 온디맨드 신경 자극 요법을위한 폐쇄 루프 시스템일 것입니다.

서론

몬트리올 컨센서스는 위식도 역류 질환(GERD)을 "위장의 내용물으로 역류할 때 발생하는 상태"로 정의하며 불쾌한 증상 및/또는 합병증을 유발합니다. 그것은 식도 협착, Barrett의 식도, 또는 식도 선암과 같은 그밖 특정 합병증과 연관될 수 있습니다. GERD는 성인 인구의 약 20%에 영향을 미치며, 주로 경제적 지위가 높은 국가에서^1.

병리학적 역류(6% 이상의 산 노출 시간%)의 외래 pH 모니터링을 통해 증상과 산성 또는 비산성 위식도 역류 ^2,3사이의 관계를 구별할 수 있습니다. PPI (양성자 펌프 억제제) 치료에 반응하지 않는 환자에서, pH 모니터링은 병리학적인 위식도 역류인지 여부와 환자가 표준 PPI 치료에 반응하지 않는 이유에 대해 대답 할 수 있습니다. 다양한 pH 및 임피던스 모니터링 옵션이 현재 제공됩니다. 새로운 가능성 중 하나는 이식형 장치를 사용하는 무선 모니터링^4,5입니다.

GERD는 식도 기형 기종 중에 ....