Autonome en oplaadbare Microneurostimulator Endoscopically implanteerbare in de Submucosa
27 september 2018
De toepassing van hoge-frequentie laag-energetische stimulatie kan verlichten de symptomen van maagzuur dysmotility. In dit onderzoek, wordt een miniatuur, endoscopically implanteerbare en draadloos oplaadbaar apparaat die is geïmplanteerd in een submucosal zak gepresenteerd. Succesvolle zowel-weg communicatie en stimulatie controle werden bereikt tijdens een experiment op levende varken.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een aanzienlijk minder invasieve aanpak biedt. Over het algemeen, individuen nieuw op deze methode zal worstelen, omdat de implanteerbare apparaat ontwikkeling is een discipline die ervaring vereist, zowel in hardware en software ontwerp. Visuele demonstratie van deze methode is van cruciaal belang omdat de endoscopische submucosale implantatie een experimentele procedure is die momenteel niet in de dagelijkse praktijk wordt gebruikt.
Om deze procedure te beginnen, plaatst u de PCB's op een vlakke ondergrond. Gebruik een soldeerpastadispenser met een naald van 0,6 millimeter en 60 PSI-druk om handmatig minder dan 15 microliters van de soldeerpasta op elke metalen pad op het PCB af te geven. Begin met de bovenkant van het PCB.
Met een antistatische pincet plaatst u alle componenten op de bovenste laag van het PCB. Wijs de componentposities en -componenten toe aan hun nummers. Gebruik daarna een PCB hot airgun station op 260 graden Celsius om alle componenten te solderen.
Wacht tot alle soldeerpasta smelt. Zet de hete luchtbuks weg en laat het board afkoelen tot kamertemperatuur. Sluit het PCB aan op alle andere elektrische componenten, behalve de batterij.
Soldeer de draadloze oplaadcommunicatiespoel naar pads twee en drie en sluit de antenne aan op pad één en de PCB-elektroden op pads nummer vier en vijf. Daarna soldeer je de CG-320 batterij aan pads zes en zeven. De negatieve terminal van de batterij moet worden gesoldeerd op pad zeven.
Wees voorzichtig tijdens het uitvoeren van de volgende stappen. Het apparaat wordt nu aangedreven en is gevoelig voor kortsluiting en contact met metalen voorwerpen. Vervolgens krimpt de slang met een hete luchtbuks verwarmd tot 150 graden Celsius en laat het afkoelen.
Breng daarna epoxylijm aan op het linkerkant om één kant van de slang te verzegelen en lijm de elektrode vervolgens met buizen aan de achterkant van het PCB. Sluit vervolgens het andere uiteinde van de slang af. Plaats in deze stap de PCB's op een vlakke ondergrond.
Gebruik een soldeerpastadispenser met 0,6 millimeter naald en 60 PSI-druk om handmatig minder dan 50 microliters van de soldeerpasta op elke metalen pad op het PCB af te geven. Met een antistatische pincet plaatst u alle componenten op de bovenste laag van het PCB. Wijs de componentpositie en de componenten toe aan hun nummers.
Gebruik een PCB hot airgun station preset tot 260 graden Celsius om alle componenten te solderen. Wacht tot alle soldeerpasta smelt. Zet de hete luchtbuks weg en laat het board afkoelen tot kamertemperatuur.
Vervolgens wordt de 12-volt voeding aangesloten op de muur en wordt de USB-connector op de pc geplaatst. Daarna opent u de PuTTY-software. Selecteer Serial als verbindingstype en voer COMX in als een seriële lijn waarbij X het nummer is van de COM-poort van het apparaat. Als er geen ander COM Port-apparaat is geïnstalleerd, is dit nummer er een.
Voer 38, 400 als snelheid in. Klik op Openen. De lader zender apparaat is nu klaar voor gebruik.
Om de implantatie en visualisatie uit te voeren, plaats een diermodel dedicated endoscoop met het implanteerbare apparaat gegrepen in een strik in de maag. Laat het apparaat los als u in de maag zit. Daarna moet u de endoscoop extraheren.
Rust het uit met een dissectiedop en plaats het vervolgens weer in de maag. Om het apparaat te implanteren op submucosa, breng zoutoplossing gemengd methyleenblauw in de submucosale laag met behulp van een injectietherapie naaldkatheter. Maak een horizontale incisie om een opening in de submucosa te maken met behulp van een elektrochirurgisch mes met een knopvormige punt.
Steek een aangebrachte dop in de nieuw gecreëerde ruimte en met het gebruik van een elektrochirurgisch mes, blijven verstoren, verwijden en ontleden van de submucosale laag om een groot genoeg zak te creëren om het stimulatieapparaat in te voegen. Pak het apparaat dat vrij in de maag ligt met correct georiënteerde elektroden met een grijper en navigeer het in de submucosale zak. Gebruik daarna twee hemostatische clips om het apparaat op zijn plaats in de submucosale zak te beveiligen.
Haal dan de endoscoop tevoorschijn. Zet de Ovesco clip op de endoscoop en opnieuw in de maag. Oriënteer de endoscoop naar de zak, pak beide zijden van de zak vast en breng de Ovesco aan.
Controleer daarna de juiste plaatsing van de Ovesco. Na een succesvolle implantatie plaatst u de spoel van de laderzender in de nabijheid van het geïmplanteerde apparaat en sluit u vervolgens de RTL2832-dongle in de pc aan. Voer de HDSDR-software uit en stel de middenfrequentie in op 432 megahertz. Selecteer vervolgens de LO-frequentie op 431,95 megahertz en selecteer vervolgens de tunefrequentie op 432,00 megahertz.
Selecteer Bandbreedte tot 960,000. Verzend een manchester-gecodeerde sequentie van de laderzender door op de R-toets in de PuTTY-terminal te drukken en ontvang het OOK-gemoduleerde antwoord van het implantaat dat in het hoofd HDSDR-venster wordt weergegeven. Hier wordt de bovenste koperlaag van het PCB weergegeven.
De componentnamen worden aangegeven op de bovenste laag. En hier is de onderste koperlaag van het PCB. De componentnamen bevinden zich op de onderste laag.
Deze figuur toont de samengestelde afbeelding van alle PCB-lagen. Eenmaal onder de knie, deze techniek kan worden gedaan in vier uur voor de implanteerbare apparaat productie en een uur voor implantatie en testen van het apparaat indien goed uitgevoerd. Tijdens het proberen van deze procedure is het belangrijk om alle functies van het implanteerbare apparaat te verifiëren voordat het wordt geïmplanteerd.
Na deze procedure kunnen andere methoden worden uitgevoerd, zoals de verdere ontwikkeling van algoritmes en gegevensverwerking om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals de efficiëntie van de methode. Na de ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van gastro-enterologie om de derde ruimte in het maag-darmkanaal te verkennen. Na het bekijken van deze video, moet u een goed begrip van hoe een endoscopie implantatie van autonome maagmicronuerostimulator uit te voeren in submucosa.
Vergeet niet dat het werken met soldeerpasta en elektronica productie met inbegrip van het werken met hete luchtbuks kan gevaarlijk zijn en voorzorgsmaatregelen zoals handschoenen en veiligheidsbril moet altijd worden gedragen tijdens het uitvoeren van deze procedure.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt een nieuwe benadering om gastrische dysmotiliteit te verlichten met behulp van hoogfrequente stimulatie met lage energie via een geminiaturiseerd, endoscopisch implanteerbaar apparaat. Het apparaat is ontworpen voor submucose implantatie in levende varkensmodellen, waarbij succesvolle communicatie en stimulatiecontrole werden aangetoond.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Gastroenterologie
- Biomedische Techniek
Achtergrond
- Gastrische dysmotiliteit is een aanzienlijke aandoening die de maagfunctie en de kwaliteit van leven van de patiënt beïnvloedt.
- Huidige methoden zijn vaak invasief, wat leidt tot complicaties en een langdurig herstel.
- Nieuwe technieken met gebruik van implanteerbare apparaten beloven de invasiviteit te verminderen.
- Dit onderzoek heeft tot doel een methode te bieden die in toekomstige klinische settings toepasbaar zou kunnen zijn.
Doel van de studie
- Het ontwerpen en testen van een geavanceerd implanteerbaar apparaat voor gastrische stimulatie.
- Het onderzoeken van de haalbaarheid en effectiviteit van de methode in levende diermodellen.
- Het verbeteren van het begrip van de regulatie van de gastrische motiliteit via elektrische stimulatie.
Gebruikte methoden
- De studie maakte gebruik van een levend varkensmodel voor de implantatieprocedure.
- Er werd een miniatuurapparaat ontwikkeld dat is ontworpen voor submucosale implantatie.
- De belangrijkste stappen omvatten de assemblage van de PCB, het solderen van componenten en endoscopische implantatietechnieken.
- Belangrijke procedurele stappen werden beschreven, met de nadruk op de positionering en het vastzetten van het apparaat in het maagweefsel.
Belangrijkste resultaten
- Tijdens de experimenten werden de succesvolle implantatie en het ophalen van gegevens uit het apparaat bereikt.
- Het communicatieproces tussen het apparaat en het externe controlesysteem is gevalideerd.
- De eerste resultaten suggereren een potentieel voor een verminderde invasiviteit in behandelprotocollen voor gastrische dysmotiliteit.
- Het onderzoek legt de basis voor toekomstig onderzoek naar implanteerbare apparaten bij gastro-intestinale aandoeningen.
Conclusies
- Deze studie demonstreert een innovatieve aanpak voor de behandeling van gastrische dysmotiliteit via minimaal invasieve technieken.
- Toekomstig onderzoek zou kunnen leiden tot klinische toepassingen voor het beheer van maagaandoeningen.
- De implicaties strekken zich uit tot het verbeteren van ons begrip van de gastro-intestinale motiliteit en potentiële therapeutische strategieën.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Geminiaturiseerde, endoscopisch implanteerbare neurostimulatoren vormen een aanzienlijke vooruitgang voor translationeel onderzoek naar gastro-intestinale motiliteitsstoornissen. Deze benadering maakt minder invasieve, oplaadbare en draadloos bestuurbare interventies mogelijk, wat bijdraagt aan mechanische risicoreductie en functionele targetvalidatie in preklinische modellen. Deze technologie stelt R&D-teams in staat om neuromodulatiestrategieën te onderzoeken met een verbeterde voorspellende betrouwbaarheid en workflowintegratie.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt functionele ondervraging van neuromodulatiehypotheses mogelijk in ziekterelevante in vivo-modellen.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door gecontroleerde, reproduceerbare stimulatie en monitoring van reacties in maagweefsel mogelijk te maken.
- Faciliteert doelwitvalidatie voor bio-elektronische therapieën gericht op gastrische dysmotiliteit.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Biedt een platform voor gestandaardiseerde, kwantitatieve beoordeling van stimulatieparameters en weefselresponsen.
- Maakt reproduceerbare plaatsing van apparaten en stimulatieprotocollen mogelijk voor vergelijkende studies.
- Ondersteunt de ontwikkeling van assays voor het evalueren van effecten van neuromodulerende verbindingen of apparaten in vivo.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij translationele biomarkerstrategieën door real-time monitoring en bidirectionele communicatie in grote diermodellen mogelijk te maken.
- Slaat een brug tussen ontdekking en preklinische validatie door de haalbaarheid van het apparaat en functionele readouts in fysiologisch relevante systemen aan te tonen.
- Vermindert het translationele risico door schaalbare, minimaal invasieve implantatieworkflows te bieden.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methodologie voor implanteerbare apparaten past binnen het continuüm van vroege ontdekking tot preklinische validatie, ter ondersteuning van zowel hypothesetests als translationele continuïteit.
- Ontdekkingsbiologie: Faciliteert mechanistische studies van neuromodulatie in gastro-intestinaal weefsel.
- Screening: Maakt gestandaardiseerde, kwantitatieve read-outs mogelijk voor de optimalisatie van apparaten en stimulatieparameters.
- Analytiek: Biedt bidirectionele communicatie voor real-time data-acquisitie en apparaatbesturing.
- Translationeel onderzoek: Demonstreert de haalbaarheid in grote diermodellen, wat bijdraagt aan preklinische vooruitgang.
- Hergebruik binnen de organisatie: Biedt een herbruikbaar platform voor iteratieve ontwikkeling van apparaten en protocollen over verschillende programma's heen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in neuromodulatieonderzoek.
- Operationele waarde: Standaardiseert de assemblage van apparaten, implantatie en testen voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go besluitvorming door robuuste preklinische evaluatie van bio-elektronische interventies mogelijk te maken.
- Impact op portfolio: Ondersteunt de risico-gecorrigeerde prioritering van neuromodulatie-middelen gericht op gastro-intestinale aandoeningen.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist multidisciplinaire expertise in elektronica, software en endoscopische chirurgische technieken.
- Vraagt om toegang tot gespecialiseerde instrumentatie voor apparaatassemblage, draadloos opladen en bidirectionele communicatie.
- Noodzaakt tot een strikte standaardisatie van implantatie- en testprotocollen over teams heen.
- Aanpassing aan andere modelsystemen kan aanpassingen van het apparaat en de workflow vereisen.
- Praktische beperkingen omvatten de noodzaak van zorgvuldige verificatie van het apparaat en veiligheidsvoorzorgsmaatregelen tijdens assemblage en implantatie.
