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

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 위치할 수 있습니다. 납땜 총을 사용하여 부품을 납땜.

rectenna 수신기를 다시 제조하거나 수신기 일치없이 진행하려면 여기에 제공된 구성 요소의 값을 사용하고 다음 단계에서 S11 Smith 차트의 기록을 건너뜁니다. 그렇지 않으면 SMA 커넥터를 PCB로 솔더합니다. 벡터 네트워크 분석기 입력을 SMA 커넥터에 연결합니다.

레텐나의 S11 스미스 차트를 기록합니다. 응답을 관찰하고 임피던스를 기록합니다. 임피던스 일치 계산기 소프트웨어를 사용하여 일치하는 구성 요소의 값을 결정합니다.

임피던스 매칭 구성 요소를 납땜하고 단락 및 부품 배치를 위한 현미경으로 검사합니다. 스펙트럼 분석기로 다시 측정한 후, 전압 서파 비율이 300~500메가헤르츠 사이에 3미만이 있는지 확인합니다. 그렇지 않으면 서로 다른 일치하는 구성 요소로 반복합니다.

장치가 배터리 삽입 후 24시간 후에 활성화된 후 오실로스코프에 표시된 신호를 관찰하여 센서의 출력을 검사합니다. pH 4, pH 7 및 pH 10의 2% 염산 용액 및 100 밀리몰러 완충액을 준비합니다. 모든 비커에 캡슐을 잠그고 적어도 세 개의 샘플을 기록합니다.

두 번째 펄스와 세 번째 펄스 사이의 기간을 측정합니다. 그리고 제공된 스프레드시트에 이를 채운 후 스프레드시트를 사용하여 pH 센서의 교정 계수를 결정한다. 위장의 생체 내시경 돼지 모델과 식도의 긴 세그먼트를 준비한 후, 혈전성 클립으로 외부로 센서를 잡습니다.

모델에 표준 방식으로 클립에 센서와 내시경을 삽입합니다. 아래식도 괄약근에 가까운 센서로 클립을 배치한 후 식도 벽에 내시경을 회전시키고 클립을 열고 식도 벽을 향해 밀어 넣습니다. 클립을 닫고 놓습니다.

센서가 원하는 위치에서 식도 벽에 부착된 상태로 유지되지만 내시경을 추출합니다. 이식된 센서의 10cm 이내에 수신기를 배치합니다. 다양한 pH 값을 사용하여 50밀리리터의 솔루션을 식도에 주입하고 센서의 반응 변화를 관찰합니다.

모든 주입 후 내시경을 철회하고 주입 후 30 초 전에 값을 읽고 스프레드 시트를 사용하여 센서에 의해 측정 된 pH를 계산합니다. 다른 pH를 사용하여 솔루션을 주입하는 사이에 100 밀리리터의 탈이온 수로 식도를 씻으릅니다. 패시브 레텐나 수신기가 pH 감지 장치의 근접에 투입되었을 때, 장치가 전송될 때 명확한 전압 스파이크가 관찰되었다.

처음 두 개의 짧은 펄스는 동기화 펄스였습니다. 두 번째와 세 번째 펄스 사이의 시간은 센서가 적용된 환경의 pH로 선형적으로 변환됩니다. pH 4 및 pH 10의 버퍼가 있는 간단한 2점 보정을 기반으로 센서는 안정적이고 반복 가능한 pH 값 판독값을 반환했습니다.

솔루션 및 비커에서 테스트했을 때 오류의 평균 및 표준 편차는 0.25 및 0.30이었으며 ex vivo 모델에서는 0.31 및 0.36이었습니다. 활성 GSM 통화를 가진 휴대 전화 안테나의 효과는 20센티미터, 10센티미터 및 휴대 전화의 가장자리와 수신기 사이의 5 센티미터 거리에 대해 입증 된 바와 같이 센서에서 데이터를 수신하는 데 사소한 부정적인 영향을 미쳤습니다. 센서의 캡슐화는 이식 시 장치의 수명을 연장하기 위해 제대로 수행하고 검사해야 합니다.

다음으로, 헤모티스트 클립의 올바른 배치가 중요합니다. 이 연구는 특히 수신기 관점에서 데이터를 전송하는 에너지 효율적인 방법을 만들어 이식형 장치의 무선 네트워크 개발을 위한 길을 열어줍니다.