Name: 제로 바이어스 쇼트키 다이오드 기반 수신기를 사용하여 pH 모니터링을 위한 무선 지원 내시경 이식형 센서 구축 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-08-27T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 25 s
Description: 학습하세요 무선 이식형 pH 센서 제작 방법을 ISFET 기술과 수동 수신기를 활용하여. 이 프로토콜은 저전력 데이터 전송과 내시경 이식을 위한 생체의학 공학 연구에 활용됩니다.

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저자는 감사찰스 대학 인정 (프로젝트 GA UK 아니 176119) 이 연구를 지원하기위한. 이 작품은 찰스 대학 연구 프로그램 PROGRES Q 28 (종양학)에 의해 지원되었다.

이 연구에는 살아있는 동물이 참여하지 않았습니다. 실험은 돼지 식도와 위장으로 구성된 전 생체 내 모델에서 수행되었다. 위와 식도는 표준 제품으로 현지 도살장에서 구입했습니다. 이 절차는 체코 법률에 따라, 우리는 때문에 "3R"원칙 (교체, 감소, 및 정제)를 선호합니다.
1. pH 센서 조립의 제작
참고: pH 센서 조립을 통해 정전기 방전(ESD) 민감한 부품을 처리하기 위한 예방 조치를 준수합니다. 납땜 철로 작업 할 때주의하십시오.
<ol><li>인쇄 회로 기판(PCB)에 장착된 ISFET pH 센서를 평평한 표면에 놓습니다. 납땜 가능한 연락처를 찾습니다.</li>
	<li>납땜 접점은 트림하므로 길이가 3mm 이상입니다.</li>
	<li>납땜 은 불소 에틸렌 프로필렌 (FEP) pH 센서의 납땜 전극에 케이블코팅 의 15mm 섹션을 납땜. 기계적 또는 화학적으로 베어 다이 어셈블리를 청소하지 마십시오. 납땜 중에 플럭스가 있는 다이 및 PCB의 오염을 피하십시오.</li>
	<li>개방형 회로 및 단락을 위해 현미경으로 pH 센서-케이블 어셈블리를 검사합니다. 그런 다음, 오픈 짧은 테스터와 반바지를 확인합니다. 이 단계에서 올바르게 준비된 어셈블리가 그림 1에 표시됩니다.</li>
	<li>물 속플럭스 리무버의 5% 용액에서 70°C에서 5분 동안 초음파 클리너에서 pH 센서 어셈블리를 청소하십시오. 초음파 전력의 최적 범위는 50-100 W / l입니다. 100 W /l을 초과하지 마십시오.</li>
	<li>pH 센서 어셈블리를 기술등급 이소프로필 알코올로 3분 이상 헹구고 오븐에서 15분 동안 80°C로 건조시키십시오.</li>
	<li>다음 단계로 진행하기 전에 모든 pH 센서를 평평한 표면에 놓습니다(여러 번 동시에 제조되는 경우).</li>
	<li>납땜 전극의 캡슐화를 위해 적절한 양의 2부 에폭시를 혼합합니다. 최소 2mL를 사용하여 철저한 혼합을 허용합니다. 블랙 불투명 에폭시를 사용하여 환경에 노출된 센서의 부품이 불투명한 에폭시가 없기 때문에 나중에 검사를 할 수 있습니다.</li>
	<li>혼합 에폭시를 0.5mm 플랫 엔드 바늘로 1mL 주사기로 옮기.</li>
	<li>pH 센서의 납땜 영역을 에폭시로 코팅합니다. PCB 전극의 전체 영역과 노출된 와이어를 코팅해야 합니다.</li>
	<li>이 연구를 위해 50°C를 실내 또는 높은 온도(80°C 최대)에서 에폭시 치료가 하자 재료표에 나열된 에폭시와 함께 사용되었다.</li>
	<li>현미경으로 코팅 된 영역을 검사합니다. 코팅되지 않은 금속 부품(PCB 전극 또는 와이어)이 노출되면 코팅되지 않은 금속의 시각적 징후가 없을 때까지 1.8-1.11 단계를 반복하십시오.</li>
	<li>도 2에 표시된 길이와 각도로 와이어를 다듬습니다. 싸움을 피하기 위해 납땜으로 끝을 코팅합니다.</li>
</ol>2. 전자 조립의 제조
참고: 전자 제품 제조 전반에 걸쳐 ESD에 민감한 부품을 처리하기 위한 예방 조치를 준수합니다. 납땜 철과 뜨거운 공기 총으로 작업 할 때주의하십시오.
<ol><li>PCB (보충 파일 "pcb1.zip"과 회로도 "회로도.png"에 따라 제조) 평평한 표면에 구성 요소 측을 배치합니다.</li>
	<li>노출된 모든 금 도금 패드에 솔더 페이스트를 바르십시오.</li>
	<li>그림 3 및 재료 표에 따라 핀셋을 사용하여 모든 수동 및 활성 구성 요소를 배치합니다.</li>
	<li>PCB를 뜨거운 공기 총으로 가열하여 부품을 납땜합니다. PCB를 2분 동안 150°C로 서서히 가열하여 패키지에서 잔류물을 배출하고 솔더 페이스트에서 플럭스를 활성화합니다. 그런 다음 PCB를 260°C로 가열하여 부품을 납땜합니다. PCB가 실온으로 식히게 하고, 전체 납땜 과정에서 움직이지 마십시오.</li>
	<li>납땜 및 실온으로 냉각 한 후 현미경으로 PCB를 검사하여 모든 구성 요소와 반바지의 올바른 배치를 확인합니다. 반바지나 잘못된 구성 요소 배치가 관찰되지 않으면 2.6단계를 건너뜁니다.</li>
	<li>납땜 총이나 뜨거운 공기 총으로 반바지 또는 잘못된 구성 요소 배치를 수리하십시오. 2.5 단계로 이동합니다.</li>
	<li>도 4에 도시된 대로 구성요소(전력 및 프로그래밍 리드)에 솔더 5 와이어를 연결합니다.</li>
	<li>PCB를 프로그래머에 연결하려면 2.7단계에서 납땜된 와이어를 연결합니다. 프로그래머의 커넥터에 연결합니다.</li>
	<li>프로그램 펌웨어(사용할 파일에 대한 자세한 설명에 대한 대표 결과 참조). 이전에 설명한 절차를 사용하여 프로그래밍 소프트웨어19를 설정합니다. 프로그래밍 후 약 2.5 V. De-솔더의 전압으로 장치에 전원을 공급하도록 프로그래머를 설정합니다.</li>
	<li>PCB를 평평한 표면에 배치하고 구성 요소 측면을 위로 놓습니다. 도 5 에 도시된 바와 같이 AWG38 구리 안테나 와이어(길이 3cm)를 납땜하고 PCB의 가장자리를 감싸는다. 안테나 와이어를 시아노아크레이트 접착제로 PCB 가장자리에 고정합니다. 그림 5에 표시된 대로 SWG38 구리 와이어로 다른 두 개의 와이어 점퍼를 납땜합니다. 다른 부품과의 전기 접촉을 피하십시오.</li>
	<li>PCB를 평평한 표면에 놓고 구성 요소 측면을 아래로 놓습니다.</li>
	<li>그림 6에 나와 같이 두 개의 배터리 홀더가 PCB의 반대 부분에 솔더됩니다.</li>
	<li>도 7에 도시된 바와 같이 pH 센서 어셈블리를 PCB의 단말으로 납땜한다.</li>
	<li>배터리 홀더에 AG1 배터리 2개를 삽입합니다. 참고: 센서의 내시경 이식 및 내시경 이식 전에 24시간 보다 일찍 이 단면도및 다음 단계를 진행하지 마십시오.</li>
	<li>1.8 단계에서 설명된 대로 적절한 양의 에폭시를 준비한다. 장치의 캡슐화를 위해.</li>
	<li>단계 1.9 (바늘 주사기)에 설명 된 동일한 절차를 사용하여 에폭시로 장치를 캡슐화합니다. 에폭시가 실온또는 약간 높은 온도에서 치료하게 하십시오 (배터리의 존재로 인해 50 °C를 초과하지 마십시오). 올바른 캡슐화 결과에 대한 그림 8 을 참조하십시오.</li>
	<li>도 9에 따라 티타늄 와이어 후크를 작성합니다. 참고: 티타늄(GRADE II)은 이식형 의료기기에서의 생체 적합성 및 사용 실적 때문에 선정되었습니다. 스테인레스 스틸도 사용될 수 있습니다. 그러나 일부 스테인레스 스틸 유형이 매우 부서지기 때문에 유형 및 열 처리를 신중하게 선택해야 합니다.</li>
	<li>빠른 경화 에폭시 ( 그림 10 참조)의 드롭장치에 와이어 후크를 부착하고 실온 또는 약간 높은 온도 (50 °C 최대)에서 치료할 수 있습니다. pH 센서는 이식형 장치의 왼쪽 하단에 있습니다.</li>
	<li>센서는 배터리를 삽입한 후 24시간 후에 활성화됩니다. 한편, 3단계를 진행한다. 참고: 배터리를 삽입한 후 24시간 이내에 3단계를 완료할 수 있는 경우 프로토콜을 일시 중지합니다.</li>
</ol>3. 패시브 레테나 수신기의 제작
<ol><li>PCB를 배치 (보충 파일 "pcb2.zip"에 따라 제조). 평평한 표면에 있는 레텐나용.</li>
	<li>2.2-2.6 단계에 설명된 납땜 페이스트 방법을 사용하여 부품을 납땜하거나 도 11A에 따라 납땜 총을 사용한다. 참고: 실험자가 레텐나 수신기를 다시 제조하기로 결정하거나(이전에 제조 및 일치) 수신기 매칭을 진행하지 않으려면 이전에 실험자가 결정했거나 도 11B 에 제공된 구성 요소의 값을 사용하고 3.5-3.7 단계를 건너뜁니다.</li>
	<li>SMA 커넥터를 PCB로 솔더합니다.</li>
	<li>현미경으로 PCB를 검사합니다. 반바지 나 잘못된 구성 요소 배치가 관찰되면 문제를 해결합니다.</li>
	<li>벡터 네트워크 분석기 입력을 SMA 커넥터에 연결합니다.</li>
	<li>1kHz 해상도 대역폭으로 300-500 MHz에서 Rectenna의 S11 스미스 차트를 기록합니다. 응답을 관찰하고 431.7 MHz에서 임피던드를 기록합니다. 샘플 스미스 차트는 그림 12A에 표시됩니다.</li>
	<li>임피던스 매칭 구성 요소를 납땜하고 단락 및 부품 배치를 위한 현미경으로 검사합니다.</li>
	<li>스펙트럼 분석기를 다시 측정하고 전압 서파 비율(VSWR)이 300-500MHz( 도 12B에 표시된 외부 시안 원 내부) 3 미만임을 확인합니다. 그렇지 않은 경우 서로 다른 일치하는 구성 요소로 반복하거나 rectenna의 성능 저하를 염두에 두고 계속하십시오.</li>
	<li>433MHz 대역 안테나를 SMA 커넥터에 연결합니다. 오실로스코프를 레텐나 출력에 연결합니다.</li>
	<li>오실로스코프를 단일 채널 작동, 롤링 타임베이스, DC 모드, 500ms/div 시간 베이스 및 5mV/div 전압 스케일로 설정합니다.</li>
</ol>4. 장치 테스트
참고: 다음 단계는 화학물질사용을 요구합니다. 화학물질의 재료 안전 데이터 시트를 사전에 연구하고 이를 조작할 때 적절한 보호 장비 및 일반적인 실험실 관행을 사용합니다.
<ol><li>오실로스코프에 표시된 신호를 관찰하여 센서의 출력을 검사합니다. 샘플 출력은 도 13,14에 표시됩니다. 이 장치는 배터리 삽입을 24시간 지나면 활성화됩니다. pH 센서의 출력을 전송하는 기간은 마이크로 컨트롤러에 프로그래밍된 파일에 따라 다릅니다(자세한 설명에 대한 대표 결과 참조).</li>
	<li>2% 염산 용액을 준비하십시오(염산을 취급할 때주의하십시오). pH 4(칼륨 수소 프탈레이트/염산 칼륨), pH 7(칼륨 이수소 인산염/수산화나트륨), pH 10(탄산나트륨 나트륨/탄산나트륨)의 100mM 완충액을 표준 실험실 절차를 사용하여 준비하고 비커를 표시한다.</li>
	<li>보정된 pH 미터를 사용하여 4개의 비커의 pH를 확인합니다. 필요한 경우 조정합니다.</li>
	<li>모든 비커에 캡슐을 잠그고 적어도 3 개의 샘플을 기록하십시오. 두 번째 펄스와 세 번째 펄스 사이의 기간을 측정하고 제공된 스프레드시트(보충 파일 1)에 채웁니다. 스프레드시트를 사용하여 pH 센서의 교정 계수를 결정합니다.</li>
	<li>보정 후, 두 번째펄스와 제3 펄스 사이의 시간을 측정하고 스프레드시트에 입력하여 pH 센서가 노출된 용액의 pH를 결정합니다.</li>
</ol>5. 센서의 내시경 이식
<ol><li>위장과 식도의 긴 세그먼트로 구성된 ex vivo 내시경 돼지 모델을 준비하십시오.</li>
	<li>도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 혈전성 클립으로 외부로 센서를 파악합니다.</li>
	<li>모델에 표준 방식으로 클립에 센서와 내시경을 삽입합니다.</li>
	<li>센서로 클립을 하부 식도 괄약근에 가깝게 배치합니다.</li>
	<li>식도 벽에 대한 내시경을 회전, 클립을 열고 식도 벽을 향해 밀어. 클립을 닫고 클립을 놓습니다. 도 17D 및 도 17E에 도시된 바와 같이 센서는 원하는 위치에서 식도 벽에 부착된 상태로 유지됩니다.</li>
	<li>내시경을 추출합니다.</li>
</ol>6. 이식 후 실험
참고: 다음 단계는 화학물질사용을 요구합니다. 화학물질의 재료 안전 데이터 시트를 사전에 연구하고 이를 조작할 때 적절한 보호 장비 및 일반적인 실험실 관행을 사용합니다.
<ol><li>수신기를 이식된 센서의 최대 10cm(최대) 내에 배치합니다.</li>
	<li>도 18에 도시된 바와 같이 다양한 pH 값을 식도에 주입하고 센서의 반응의 변화를 관찰한다. 모든 주입 후 내시경을 철회하고 주입 후 30 초 보다 일찍 값을 읽으십시오. 다른 pH를 사용하여 솔루션을 주입하는 사이에 100 mL의 탈이온 된 물로 식도를 씻으릅니다.</li>
	<li>스프레드시트(보충 파일 1)를 사용하여 센서에서 측정한 pH를 계산합니다.</li>
</ol>

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 <a target="_blank" href="https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/135307-zl70323-datasheet">https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/135307-zl70323-datasheet</a> (2015).</li>
</ol>

저자는 선언할 것이 없습니다.

이 방법은 새로운 활성 이식형 의료 기기의 개발에 일하는 연구자에게 적합합니다. 표면 마운트 부품이 장착된 전자 프로토타입 제조에 대한 숙련도가 필요합니다. 프로토콜의 중요한 단계는 전자 제품의 제조와 관련이 있으며, 특히 PCB를 채우는 데 는 작은 부품의 배치 및 납땜에 작업자 오류가 발생하기 쉽습니다. 그런 다음, 정확한 캡슐화는 수분과 액체에 노출될 때 장치의 수명을 연장하는 데 중요합니다. 이식 방법은 단순을 염두에 두고 설계되었습니다. 이식 중 식도 또는 기타 부작용의 천공 위험은 최소화됩니다. 혈전성 클립은 임상 실습에 널리 사용됩니다. 따라서 이식을 수행하기 위해 특별한 훈련이 필요하지 않습니다.
이 장치는 전압 출력, 즉 저항 센서 및 기타 ISFET 센서가 있는 다른 센서와 함께 쉽게 수정할 수 있습니다. 이것은 연구 와 임상 사례의 그밖 지역에 있는 전체 개념을 이용하는 중대한 융통을 줍니다; pH ISFET 센서의 경우 GERD의 새로운 치료 방법에 대한 연...

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 국가에서1.
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 모니터링4,5입니다.
GERD는 식도 기형 기종 중에 나타난 수축이 병리학적이지 않지만 장기 GERD에서 감소된 진폭을 갖는 하부 식도 괄약근(LES) 장애와 관련이 있습니다. LES는 매끄러운 근육으로 구성되며 근생 및 신경 유발 요인으로 인한 강장제 수축을 유지합니다. 그것은 신경 전달 물질로 산화 질소를 관련 시키는 질 매개 억제 로 인해 이완 6.
2쌍의 전극을 가진 전기 자극은 개 역류 모델7에서 LES의 수축 시간을 증가시키는 것으로 입증되었다7. 삼키는 동안 잔류 압력을 포함하는 LES의 이완은 저주파 자극 모두에 의해 영향을 받지 않았다. 고주파 자극은 전력이 적고 배터리 수명을 연장하기 때문에 확실한 선택입니다.
하부 식도 괄약근의 전기 자극 치료 (ET)는 GERD를 가진 환자의 치료에 상대적으로 새로운 개념이지만, 이 치료는 안전하고 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 형태의 치료는 PPI 처리의 필요성을 제거하고 식도산 노출을 감소시키면서 GERD의 증상으로부터 중요하고 지속적인 완화를 제공하는 것으로 나타났습니다8,9,10.
GERD의 진단을 위한 현재 최첨단 pH 센서는 Bravo 장치11,12입니다. 추정부 인 1.7 cm3에서, 시각적 내시경 피드백의 유무에 관계없이 식도에 직접 이식할 수 있으며 식도에서 pH의 24 시간 이상 모니터링을 제공합니다.
전기 자극 요법이 표준 요법8,13에 반응하지 않는 GERD를 치료하기위한 가장 유망한 대안 중 하나라는 점을 고려하면 pH 센서에서 신경 자극기까지 데이터를 제공하는 것이 합리적입니다. 최근 연구는 신경 자극의 사이트에 상주할 단단한 올인원 이식형 장치로 이끌어 낼 이 필드에 있는 미래 발달에 명확한 경로를 보여줍니다14,15. 이를 위해 ISFET(이온에 민감한 현장 효과 트랜지스터)는 소형 특성, 기준 전극(이 경우 금)의 온칩 통합 가능성, 감도가 충분히 높기 때문에 최고의 유형의 센서 중 하나입니다. 실리콘에서 ISFET는 표준 MOSFET (금속 산화물 반도체 필드 효과 트랜지스터)의 구조를 유사합니다. 그러나 일반적으로 전기 단자에 연결된 게이트는 주변 환경과 직접 접촉하여 활성 물질의 층으로 대체됩니다. pH 에 민감한 ISFET의 경우, 이 층은 실리콘 진골(Si3N4)16에 의해 형성된다.
내시경 이식형 장치의 주요 단점은 배터리 크기의 내재된 제한이며, 이는 이러한 장치의 수명이 감소하거나 제조업체가 낮은 에너지 비용으로 필요한 효과를 제공하는 고급 알고리즘을 개발하도록 동기를 부여할 수 있습니다. 이러한 알고리즘의 예 중 하나는 GERD의 주문형 신경 자극 요법을 위한 폐쇄 루프 시스템일 것입니다. 연속 포도당 계측기(CGM) + 인슐린 펌프 시스템17과 유사하게, 이러한 시스템은 식도 pH 센서 또는 다른 센서를 사용하여 신경 자극 장치와 함께 하부 식도 괄약근의 현재 압력을 감지합니다.
신경 자극 치료에 대한 반응과 신경 자극 패턴에 대한 요구 사항은 개별13일 수 있다. 따라서, 기능 장애의 진단 및 특성화에 사용될 수 있는 독립적인 센서를 개발하거나 환자의 개별적인 요구 사항에 따라 신경 자극 시스템을 교정하는 데 적극적으로 참여하는 것이 중요하다18. 이러한 센서는 기관의 정상적인 기능에 영향을 미치지 않도록 가능한 한 작아야 합니다.
이 원고는 진폭 시프트 키잉(ASK) 송신기와 작은 설치 공간 패시브 레텐나 기반 수신기를 갖춘 ISFET 기반 pH 센서의 설계 및 제조 방법을 설명합니다. 용액의 간단한 아키텍처에 기초하여, pH 데이터는 외부 수신기 또는 이식형 신경 자극기조차도 상당한 부피 또는 전력 위약금 없이 수신될 수 있다. ASK 변조는 수신된 RF 신호 전력(종종 "수신된 신호 강도"이라고도 함)을 감지할 수 있는 패시브 리시버의 특성 때문에 선택됩니다. 보충 재료로 내장된 회로도 다이어그램은 장치의 구성을 보여줍니다. 2.0-3.0 V(충전 상태에 따라) 사이의 전압을 제공하는 두 개의 AG1 알칼리성 배터리에서 직접 전원을 공급합니다. 배터리는 ADC(아날로그-디지털 컨버터), DAC(디지털-아날로그 컨버터), 내부 작동 증폭기 및 FVR(고정 전압 기준) 주변 장치를 사용하여 ISFET pH 센서를 편향시키는 내부 마이크로 컨트롤러에 전력을 공급합니다. 결과 "게이트" 전압(금 기준 전극)은 주변 환경의 pH에 비례합니다. 안정적인 아이즈 전류는 로우 사이드 R2 감지 저항기에서 제공됩니다. ISFET 센서의 소스는 작동 증폭기의 비반전 입력에 연결되며, 반전 입력은 960mV로 설정된 DAC 모듈의 출력 전압에 연결됩니다. 작동 증폭기의 출력은 ISFET의 드레인 핀에 연결됩니다. 이 작동 증폭기는 R2 저항기의 전압 차가 항상 960 mV되도록 배수 전압을 조절합니다. 따라서, 29 μA의 일정한 바이어스 전류는 ISFET(정상 작동 시)를 통해 흐른다. 게이트 전압은 ADC로 측정됩니다. 그런 다음 마이크로 컨트롤러는 GPIO(범용 입력/출력) 핀 중 하나를 통해 RF 송신기에 전력을 공급하고 시퀀스를 전송합니다. RF 송신기 회로에는 출력과 일치하는 결정 및 일치하는 네트워크가 포함되며 50 Ω 임피던스.
여기에서 입증된 실험을 위해, 표준화된 플라스틱 모델에 장착된 식도의 긴 부분을 가진 돼지 위를 사용했습니다. 이것은 ESD (내시경 부막), 시 (구강 내시경 심근), 내시경 점막 절제술 (EMR), hemostasis 등과 같은 내시경 기술을 연습하는 데 일반적으로 사용되는 모델입니다. 인간 장기에 접근하는 가장 가까운 가능한 해부학 적 매개 변수에 대해, 우리는 40-50kg의 돼지의 위와 식도를 사용했습니다.

<table><tbody><tr><td>AG1 배터리</td><td>Panasonic</td><td>SR621SW</td><td>임플란트 1개당 배터리 2</td></tr>개 <tr><td>배터리 홀더</td><td>MYOUNG</td><td>MY-521-01</td><td></td></tr><tr><td>안테나용 구리 에나멜 와이어</td><td>pro-POWER</td><td>QSE 와이어 - 직경 0.15mm, 캡슐화용 38SWG</td><td></td></tr><tr><td>에폭시</td><td>Loctite</td><td>EA M-31 CL</td> pH 센서<td>용 2액형 의료 등급 ISO10993 준수 에폭시</td></tr><tr><td>FEP 케이블</td><td>Molex / Temp-Flex</td><td>100057-0273</td><td></td></tr><tr><td>플럭스 클리너</td><td>Shesto</td><td>UTFLLU05</td><td>초음파 처리로 세척하기 위해 탈이온수에 5% 용액을 준비합니다</td></tr>. 지<tr><td>혈 클립</td><td>Boston Scientific</td><td>Resolution</td><td></td></tr><tr><td>열풍 총 + 납땜 인두</td><td>W.E.P.</td><td>모델 706</td><td>주석과 열풍총으로 납땜할 수 있는 모든 납땜 인두는 260°C를 유지할 수 있습니다. C를 사용할 수 있습니다</td></tr><tr><td>임피던스 정합 소프트웨어</td><td>Iowa Hills 소프트웨어</td><td>Smith Chart</td><td>http://www.iowahills.com/9SmithChartPage.html 에서 다운로드 할 수 있습니다 - 또는 모든 RF 설계 소프트웨어가 임피던스 정합 구성 요소 계산을 지원합니다</td></tr><tr><td>PCB의 ISFET pH 센서</td><td>WinSense</td><td>WIPS</td><td>온칩 금 기준 전극이 있는 PCB에 사전 장착된 모델 주문</td></tr><tr><td>실험실 pH 측정기</td><td>Hanna Instruments</td><td>HI2210-02</td><td>HI1131B 유리 프로브와 함께 사용</td></tr><tr><td>Microcontorller 프로그래머</td><td>Microchip</td><td>PICkit 3</td><td>다른 PIC16 호환 프로그래머도 사용할 수 있습니다</td></tr><tr><td>. 식도를 가진 돼지 위</td><td>현지 돼지 농장</td><td>대략 40&ndash에서 획득; 돼지 50kg</td><td>위가 식도의 전체 길이를 포함하는 것이 중요합니다.</td></tr><tr><td>인쇄 회로 기판 - 수신기</td><td>pcb2.zip 데이터에 따라</td><td>선호하는 PCB 공급 업체 선택</td><td>1 층, 0.8mm 두께, FR4, 마스크 없음</td></tr><tr><td>인쇄 회로 기판 - 센서</td><td>pcb1.zip 데이터에 따라</td><td>선호하는 PCB 공급 업체 선택</td><td>PTH, 0.6mm 두께, FR4, 2x 마스크 수신기가있는 2 층</td></tr><tr><td>- 0R</td><td>Vishay</td><td>CRCW04020000Z0EDC</td><td>배치 수신기는 그림 12 및 그림 13을 참조하십시오</td></tr>.<tr><td> 1.5 pF</td><td>Murata</td><td>GRM0225C1C1R5CA03L</td><td>배치</td></tr><tr><td>수신기 - 100 pF</td><td>Murata</td><td>GRM0225C1E101JA02L</td><td>배치</td></tr><tr><td>수신기 - 33 nH</td><td>Pulse Electronics</td><td>PE-0402CL330JTT</td><td>배치</td></tr><tr><td>수신기 - RF 쇼트키 다이오드</td><td>MACOM</td><td>MA4E2200B1-287T</td><td>는 그림 12 및 그림 13을 참조하십시오. 배치</td></tr><tr><td>수신기 - SMA 안테나</td><td>LPRS</td><td>ANT-433MS</td><td></td></tr><tr><td>수신기 - SMA 커넥터</td><td>Linx Technologies</td><td>CONSMA001</td><td>배치</td></tr><tr><td>센서 - C1</td><td>Murata</td><td>GRM0225C1H8R0DA03L</td><td>8 pF 0402 커패시터</td></tr><tr><td>센서 - C2</td><td>Murata</td><td>GRM0225C1H8R0DA03L</td><td>8 pF 0402 커패시터</td></tr><tr><td>센서 - C3</td><td>Murata</td><td>GCM155R71H102KA37D</td><td>1 nF 0402 커패시터</td></tr><tr><td>센서 - C4</td><td>Murata</td><td>GRM0225C1H1R8BA03L</td><td>1.8 pF</td></tr><tr><td>센서 - C5</td><td>Vishay</td><td>CRCW04020000Z0EDC</td><td>0R 0402 저항을 배치하거나 안테나와 일치시키는 데 사용</td></tr><tr><td>센서 - C6</td><td>Murata</td><td>GRM155C81C105KE11J</td><td>1 uF 0402 커패시터</td></tr><tr><td>센서 - C7</td><td>Murata</td><td>GRM155C81C105KE11J</td><td>1 uF 0402 커패시터</td></tr><tr><td>센서 - C8</td><td>Murata</td><td>GRM022R61A104ME01L</td><td>100 nF 0402 커패시터</td></tr><tr><td>센서 - IC1</td><td>Microchip</td><td>MICRF113YM6-TR</td><td>MICRF113 RF 송신기</td></tr><tr><td>센서 - IC2</td><td>Microchip</td><td>PIC16LF1704-I/ML</td><td>PIC16LF1704 저전력 마이크로컨트롤러</td></tr><tr><td>센서 - R1</td><td>Vishay</td><td>CRCW040210K0FKEDC</td><td>10kOhm 0402 저항</td></tr><tr><td>센서 - R2</td><td>Vishay</td><td>CRCW040233K0FKEDC</td><td>33 kOhm 0402 저항</td></tr><tr><td>센서 - R3</td><td>Vishay</td><td>CRCW04021K00FKEDC</td><td>1 kOhm 0402 저항</td></tr><tr><td>센서 - R5</td><td>Vishay</td><td>CRCW040210K0FKEDC</td><td>10 kOhm 0402 저항</td></tr><tr><td>센서 - X1</td><td>ABRACON</td><td>ABM8W-13.4916MHZ-8-J2Z-T3</td><td>3.2 x 2.5 mm 13.4916 MHz 8 pF 크리스탈</td></tr><tr><td>티타늄 와이어</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>GF36846434</td><td>0.125 mm 티타늄 와이어</td></tr><tr><td>벡터 네트워크 분석기</td><td>미니 라디오 솔루션</td><td>miniVNA Tiny</td><td>다른 벡터 네트워크 분석기를 사용할 수 있습니다 - 필요한 작동 주파수는 300&ndash입니다; 500MHz, 1MHz 이하의 분해능 대역폭, 0dBm 이하의 출력 전력 및 수신 프런트 엔드의 경우 60dB보다 우수한 동적 범위</td></tr></tbody></table>

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

Construction of a Wireless-Enabled Endoscopically Implantable Sensor for pH Monitoring with Zero-Bias Schottky Diode-based Receiver

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.

도 8에 도시된 바와 같이 pH 값의 자율 pH 감지 및 무선 전송이 가능한 장치가 성공적으로 시공되었다. 생성 된 장치는 소형 모델입니다. 무게는 1.2g이며 부피가 0.6cm3입니다. 대략적인 치수는 18mm x 8.5mm x 4.5mm입니다. 도 15, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 단일 혈전 성 클립으로 하부 식도 괄약근의 근접성으로 이식될 수 있다. 특별한 액세서리가 필요하지 않습니다. 이식된 센서를 가진 해부식의 상세한 보기는 도 19에 도시된다.
수동 레텐나 수신기는 손 납땜에 최적화되어 있음에도 불구하고 전체 ...

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.

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

Ambulatory pH monitoring of pathological reflux is an opportunity to observe the relationship between symptoms and exposure of the esophagus to acidic or ...

이 프로토콜은 데이터를 완전히 수동 수신기로 전송하는 무선 이식형 pH 센서의 제조를 보여 주므로 한 이식형 장치에서 다른 장치로 데이터를 매우 효율적으로 전달할 수 있습니다. 센서는 수작업으로, 일반적으로 사용 가능한 기술로 제조할 수 있습니다. 다음으로, 데이터 전송 방법은 상이한 이식형 장치의 개발에 직접 재사용될 수 있다.모든 단계마다 무선 pH 센서를 철저히 검사하는 것이 중요합니다. 제조에 사용되는 구성 요소는 매우 작고 제조 중에 단락 또는 잘못된 배치가 발생할 수 있습니다. 우선, ISFET pH 센서를 평평한 표면에 PCB에 장착하고 플루오라이트 에틸렌 프로필렌 코팅 케이블의 15mm 부분을 플루스로 염료와 PCB를 오염하지 않고 pH 센서의 납땜 전극에 납땜한다.납땜 전극을 캡슐화하기 위해 2부 에폭시의 최소 2밀리리터를 혼합한 다음 나중에 검사하기 위해 검은 불투명 에폭시를 사용하십시오. 불투명 한 에폭시없이 환경에 노출 센서 부품의 쉬운 가시성을 관찰할 수 있습니다. 혼합 에폭시를 0.5mm 플랫 엔드 바늘로 1 밀리리터 주사기로 옮기고 pH 센서의 납땜 영역을 에폭시로 코팅하여 PCB 전극과 노출된 와이어의 전체 영역을 코팅합니다.코팅되지 않은 노출된 금속 부품에 대한 현미경으로 코팅 된 영역을 검사합니다. 코팅되지 않은 금속의 코팅 과정을 반복한 후 와이어를 길이와 각도로 다듬은 다음 끝을 납땜으로 코팅하여 마모를 방지합니다. PCB를 측면 업 위치에 부품으로 넣은 후 노출된 모든 금 도금 패드에 솔더 페이스트를 적용합니다.다음으로 핀셋을 사용하여 수동 및 활성 구성 요소를 배치합니다. 실온으로 납땜 및 냉각 후 현미경으로 PCB를 검사하여 부품과 반바지의 배치를 확인합니다. 마이크로 컨트롤러에 펌웨어를 프로그래밍하고 텍스트에 설명된 대로 프로그래밍 소프트웨어를 설정합니다.다음으로 프로그래머가 약 2.5볼트의 전압으로 장치에 전원을 공급하도록 설정합니다. 그런 다음 프로그래밍 후 5개의 와이어를 탈솔게합니다. PCB의 반대 부분에 두 개의 배터리 홀더를 납땜.그런 다음 pH 센서 어셈블리를 PCB의 단자에 납땜한 다음 배터리 홀더에 두 개의 AG1 배터리를 삽입합니다. 에폭시를 준비한 후, 이전에 설명한 대로 에폭시로 장치를 캡슐화한다. 실온에서 에폭시를 치료하십시오.빠른 경화 에폭시 한 방울로 장치에 와이어 후크를 부착합니다. 실온에서 경화한 후 pH 센서는 이식형 장치의 왼쪽 하단에

construction-wireless-enabled-endoscopically-implantable-sensor-for

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

다양한 생물 학적 시스템에 생체 전류를 측정하는 비침습 진동 프로브의 제조, 교정 및 사용 설명합니다.

진동 프로브와 함께 생체 전류의 측정

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