Zero-Bias Schottky Diyot Tabanlı Alıcı ile pH İzleme için Kablosuz Özellikli Endoskopik Olarak Yerleştirilebilir Sensör yapımı

Protokol, verileri tamamen pasif bir alıcıya ileten kablosuz implante edilebilir pH sensörünün imalatını gösterir ve verilerin bir implante edilebilir cihazdan diğerine çok güçlü bir şekilde teslimini sağlar. Sensör elle ve yaygın olarak bulunan tekniklerle üretilebilir. Daha sonra, veri iletim yöntemi doğrudan farklı implante edilebilir cihazların geliştirilmesinde yeniden kullanılabilir.

Her adımdan sonra kablosuz pH sensörlerini iyice incelemek önemlidir. İmalat için kullanılan bileşenler çok küçüktür ve kısa devreler veya imalat sırasında yanlış yer değiştirme meydana gelebilir. Başlangıç olarak, bir PCB'ye monte edilen ISFET pH sensörünü düz bir yüzeye yerleştirin ve florlu etilen propilen kaplı kablonun 15 milimetrelik bir bölümünü boya ve PCB'yi akı ile kirletmeden pH sensörünün lehimlenebilir elektrotlarına lehimle yerleştirin.

Lehimlenmiş elektrotları kapsüllemek için en az iki mililitre iki parçalı epoksi karıştırın ve daha sonra kontrol için siyah opak epoksi kullanın. Opak epoksi olmadan ortama maruz kalan sensör parçalarının kolay görünürlüğünü gözlemleyin. Karışık epoksiyi 0,5 milimetre düz uç iğneli bir mililitre şırıngaya aktarın ve pH sensörlerinin lehim alanını epoksi ile kaplayarak PCB elektrotlarının ve maruz kalan telin tüm alanının kaplanmasını sağlayın.

Kaplamasız açıkta kalan metal parçalar için kaplamalı alanı mikroskop altında inceleyin. Kaplamasız metalin kaplama işlemini tekrar ettikten sonra, telleri uzunluk ve açıya kadar kesin, ardından yıpranmayı önlemek için uçları lehimle kaplayın. PCB'yi bileşenleri yan yukarı konuma yerleştirdikten sonra, maruz kalan tüm altın kaplama pedlere lehim macunu uygulayın.

Ardından, cımbız kullanarak pasif ve aktif bileşenler yerleştirin. Lehimleme ve oda sıcaklığına soğutulduktan sonra, bileşenlerin ve şortların yerleşimini doğrulamak için MIKROSkop altında PCB'yi inceleyin. Mikro denetleyiciye ürün yazılımı programla ve metinde açıklandığı gibi programlama yazılımını kurun.

Ardından, programcıyı cihazı yaklaşık 2,5 volt voltajla güç vermeye ayarlayın. Daha sonra programlamadan sonra beş kabloyu lehimden arındırın. PCB'nin karşı kısmına iki pil tutucu lehim.

Ardından, pH sensör tertibatını PCB terminallerine lehimle, ardından pil tutucularına iki AG1 pil takın. Epoksiyi hazırladıktan sonra, cihazı daha önce açıklandığı gibi epoksi ile kapsülleyin. Epoksiyi oda sıcaklığında kürle.

Tel kancayı bir damla hızlı kürleme epoksisi ile cihaza takın. Oda sıcaklığında kürlendikten sonra, pH sensörü implante edilebilir cihazın sol alt tarafında yer alabilir. Lehim tabancasını kullanarak bileşenleri lehimler.

Rectenna alıcısını yeniden üretmek veya alıcı eşleştirmeden devam etmek için, burada sağlanan bileşenlerin değerlerini kullanın ve bir sonraki adımda S11 Smith grafiğinin kaydını atlayın. Aksi takdirde, SMA konektörünü PCB'ye lehimler. SMA bağlayıcısına bir vektör ağ çözümleyicisi girişi takın.

Dikdörtgenin S11 Smith grafiğini kaydedin. Yanıtı gözlemleyin ve empedansı kaydedin. Eşleşen bileşenlerin değerlerini belirlemek için empedans eşleştirme hesap makinesi yazılımı kullanın.

Empedans eşleştirme bileşenlerini lehimler ve kısa devreler ve bileşen yerleşimi için mikroskop altında inceleyin. Spektrum analizörü ile tekrar ölçüm yaptıktan sonra, voltaj duran dalga oranının 300 ila 500 megahertz arasında üç altında olduğunu onaylayın. Aksi takdirde, farklı eşleşen bileşenlerle yineleyin.

Cihaz, pilin takılmasının 24 saat sonra etkinleştirildikten sonra, osiloskopta gösterilen sinyali gözlemleyerek sensörün çıkışını inceleyin. %2 hidroklorik asit çözeltisi ve 100 milimolar tampon çözeltisi pH dört, pH yedi ve pH 10 hazırlayın. Kapsülü her kabın içine batırın ve en az üç örnek kaydedin.

İkinci ve üçüncü darbe arasındaki süreyi ölçün. Ve sağlanan elektronik tabloya doldurduktan sonra, elektronik tabloyu kullanarak pH sensörü için kalibrasyon katsayılarını belirleyin. Midenin eks vivo endoskopik porcine modelini ve yemek borusunun uzun bir bölümünü hazırladıktan sonra, sensörü hemostatik bir klipsle harici olarak kavrayın.

Endoskopu klipsteki sensörle birlikte modele standart şekilde yerleştirin. Klipsi sensörle birlikte alt özofagus sfinkterine yakın bir yere yerleştirdikten sonra, endoskopu özofagus duvarına doğru döndürün, klibi açın ve ardından özofagus duvarına doğru itin. Klibi kapatın ve bırakın.

Sensör istenen yerde özofagus duvarına bağlı kalırken, endoskopu çıkarın. Alıcıyı implante sensörün 10 santimetre içine yerleştirin. Yemek borusuna çeşitli pH değerlerine sahip çözeltilerin 50 mililitresini enjekte edin ve sensörün tepkislerindeki değişiklikleri gözlemleyin.

Her enjeksiyondan sonra endoskopu geri alın ve enjeksiyondan en az 30 saniye sonra değeri okuyun ve sensör tarafından ölçülen pH'ı hesaplamak için elektronik tabloyu kullanın. Yemek borusunu farklı pH'lı enjekte çözeltileri arasında 100 mililitre deiyonize su ile yıkayın. Pasif rectenna alıcısı pH algılama cihazının yakınına konulduğunda, cihaz iletim yaparken net voltaj yükselmeleri gözlendi.

İlk iki kısa darbe senkronizasyon darbeleriydi. İkinci ve üçüncü darbe arasındaki süre doğrusal olarak sensörün maruz kaldığı ortamın pH'ına dönüşür. pH dört ve pH 10 tamponları ile basit bir iki nokta kalibrasyonuna dayanan sensör, kararlı ve tekrarlanabilir pH değeri okumaları döndürür.

Hataların ortalama ve standart sapması, çözeltilerde ve beherlerde test edildiğinde 0.25 ve 0.30 ve bir ex vivo modelde 0.31 ve 0.36'ydı. Aktif bir GSM çağrısına sahip bir cep telefonu anteninin etkisi, telefonun kenarı ile alıcı arasında 20 santimetre, 10 santimetre ve beş santimetre mesafe gösterildiği gibi sensörden veri almada sadece küçük bir olumsuz etkiye sahipti. Cihazın implante edildiğinde ömrünü uzatmak için sensörün kapsüllenmesi düzgün bir şekilde yapılmalı ve kontrol edilmelidir.

Daha sonra, hemostatik klibin doğru yerleştirilmesi kritiktir. Bu araştırma, özellikle alıcı açısından veri aktarımı için enerji verimli bir yol oluşturarak implante edilebilir cihazların kablosuz ağlarının geliştirilmesinin önünü açmaktadır.