בניית חיישן אנדוסקופי התומך באנדוסקופיה לניטור pH עם מקלט מבוסס דיודת סטוקי עם אפס הטיה

Summary

כתב היד מציג חיישן pH מושתל מיניאטורי עם פלט אלחוטי מווסת ASK יחד עם מעגל מקלט פסיבי לחלוטין המבוסס על דיודות שוטקי עם אפס הטיה. פתרון זה יכול לשמש כבסיס לפיתוח של מכשירי טיפול electrostimulation מכויל in vivo לניטור pH אמבולטורי.

Abstract

ניטור pH אמבולטורי של ריפלוקס פתולוגי הוא הזדמנות להתבונן בקשר בין הסימפטומים לבין חשיפה של הוושט צרבת או לא חומצי. מאמר זה מתאר שיטה לפיתוח, ייצור והשתלה של חיישן pH זעיר התומך אלחוטית. החיישן מתוכנן להיות מושתל אנדוסקופי עם קליפ hemostatic יחיד. מקלט פסיבי לחלוטין המבוסס על דיודת שוטקי עם אפס הטיה נבנה ונבדק גם הוא. כדי לבנות את ההתקן, נעשה שימוש בלוח מעגלים מודפס דו-שכבתי וברכיבים מחוץ למדף. מיקרו-בקר זעיר עם ציוד היקפי אנלוגי משולב משמש כקצה קדמי אנלוגי לחיישן טרנזיסטור בעל אפקט שדה רגיש ליונים (ISFET) ולייצור אות דיגיטלי המועבר עם שבב משדר משרעת. ההתקן מופעל על-ידי שני תאים אלקליין ראשיים. המכשיר המושתל בעל נפח כולל של 0.6 ס"מ ^ומשקל של 1.2 גרם, וביצועיו אומתו במודל ex vivo (ושט חזירי ובטן). לאחר מכן, מקלט פסיבי בעל טביעת רגל קטנה, אשר ניתן לשלב בקלות במקלט חיצוני או במומחה הנוירוסטימולטור המושתל, נבנה והוכח כמקבל את אות ה- RF מהשתל כאשר הוא נמצא בסמיכות (20 ס"מ) אליו. הגודל הקטן של החיישן מספק ניטור pH רציף עם חסימה מינימלית של הוושט. החיישן יכול לשמש בפועל קליני שגרתי לניטור pH הוושט 24/96 h ללא צורך להכניס קטטר לאף. אופיו "בעל הספק אפס" של המקלט מאפשר גם שימוש בחיישן לכיול אוטומטי של התקני גירוי עצבי של הוושט התחתון. בקרה פעילה מבוססת חיישנים מאפשרת פיתוח אלגוריתמים מתקדמים כדי למזער את האנרגיה המשמשת להשגת תוצאה קלינית רצויה. אחת הדוגמאות של אלגוריתם כזה תהיה מערכת לולאה סגורה לטיפול ברמת גירוי עצבי לפי דרישה של מחלת ריפלוקס גסטרו-ושט (GERD).

Introduction

קונצנזוס מונטריאול מגדיר מחלת ריפלוקס gastroesophageal (GERD) כמו "מצב המתפתח כאשר refluxing התוכן של הבטן גורם לתסמינים לא נעימים ו /או סיבוכים". זה עשוי להיות קשור לסיבוכים ספציפיים אחרים כגון ההחמרות הוושט, הוושט של בארט, או אדנוקרצינומה הוושט. GERD משפיע על כ-20% מהאוכלוסייה הבוגרת, בעיקר במדינות עם מצב כלכלי ^גבוה1.

ניטור חומציות אמבולטורי של ריפלוקס פתולוגי (זמן חשיפה לחומצה של יותר מ -6%) מאפשר לנו להבחין בין הסימפטומים לבין ריפלוקס גסטרו-ושט חומצי או לא ^{חומצי2,3}. בחולים שאינם מגיבים לטיפול PPI (מעכב משאבת פרוטון), ניטור pH יכול לענות אם זה ריפלוקס גסטרו-ושט פתולוגי ומדוע המטופל אינו מגיב לטיפול PPI סטנדרטי. אפשרויות ניטור pH ועכבות שונות מוצעות כעת. אחת האפשרויות החדשות יותר היא ניטור אלחוטי באמצעות התקנים ^{מושתלים4,5}.

GERD קשורה עם הפרעת הסוגר הוושט התחתון (LES), שבו הצירים המוצגים במהלך מנומטריה הוושט אינם פתולוגיים אבל יש משרעת מופחתת GERD לטווח ארוך. LES מורכב שריר חלק ושומר על התכווצויות טוניק בשל גורמים מיוגניים ונוירוגניים. זה מרגיע בשל עיכוב בתיווך vagal מעורבים תחמוצת החנקן ^כמו נוירוטרנסמיטר6.

גירוי חשמלי עם שני זוגות של אלקטרודות הוכח להגדיל את זמן ההתכווצות של LES במודל ריפלוקס ^כלבים7. הרפיה של LES כולל הלחץ שיורית במהלך הבליעה לא הושפעו גירוי בתדר נמוך וגבוה כאחד. גירוי בתדר גבוה הוא בחירה ברורה מכיוון שהוא דורש פחות כוח ומאריך את חיי הסוללה.

למרות טיפול אלקטרוסטימולציה (ET) של הסוגר הוושט התחתון הוא מושג חדש יחסית בטיפול בחולים עם GERD, טיפול זה הוכח להיות בטוח ויעיל. צורה זו של טיפול הוכח לספק הקלה משמעותית ומתמשכת מן הסימפטומים של GERD תוך ביטול הצורך בטיפול PPI והפחתת חשיפה חומצה הוושט8,9,10.

חיישן ה- pH החדיש הנוכחי לאבחון GERD הוא התקן ^{בראבו11,12}. בנפח מוערך של 1.7 ^cm3, זה יכול להיות מושתל ישירות לתוך הוושט עם או בלי משוב אנדוסקופי חזותי ומספק 24 שעות + ניטור של pH בוושט.

בהתחשב בכך טיפול electrostimulation היא אחת החלופות המבטיחות ביותר לטיפול GERD לא מגיב לטיפול ^{סטנדרטי8,13}, זה הגיוני לספק את הנתונים מחיישן ה- pH לנוירוסטימולטור. המחקר האחרון מראה דרך ברורה להתפתחות עתידית בתחום זה אשר יוביל מכשירים מושתלים All-in-One נוקשים אשר ישכון באתר של גירוי ^{עצבי14,15}. לשם כך, ISFET (טרנזיסטור אפקט שדה רגיש יונים) הוא אחד הסוגים הטובים ביותר של חיישנים בגלל אופיו הזעיר, האפשרות של שילוב על שבב של אלקטרודה ייחוס (זהב במקרה זה), ורגישות גבוהה מספיק. על סיליקון, ISFET דומה למבנה של MOSFET סטנדרטי (תחמוצת מתכת מוליך למחצה שדה אפקט טרנזיסטור). עם זאת, השער, המחובר בדרך כלל למסוף חשמלי, מוחלף בשכבה של חומר פעיל במגע ישיר עם הסביבה. במקרה של ISFETs רגישים ל- pH, שכבה זו נוצרת על ידי סיליקון nitride (_Si3N4)¹⁶.

החיסרון העיקרי של מכשירים מושתלים אנדוסקופיים הוא המגבלה המובנית של גודל הסוללה, אשר עלול להוביל לאורך חיים מופחת של מכשירים אלה או להניע את היצרנים לפתח אלגוריתמים מתקדמים שיספקו את האפקט הנדרש בעלות אנרגיה נמוכה יותר. אחת הדוגמאות של אלגוריתם כזה תהיה מערכת לולאה סגורה לטיפול בגינוי עצבי לפי דרישה של GERD. בדומה למוני גלוקוז רציפים (CGM) + מערכות משאבת ^{אינסולין17}, מערכת כזו תעסיק חיישן pH בוושט או חיישן אחר כדי לזהות את הלחץ הנוכחי של הסוגר הוושט התחתון יחד עם יחידת גירוי עצבי.

התגובה לטיפול גירוי עצבי ואת הדרישות עבור דפוסי גירוי עצבי יכול להיות ^{אינדיבידואלי13}. לכן, חשוב לפתח חיישנים עצמאיים שיכולים לשמש לאבחון ואפיון של תפקוד לקוי או להשתתף באופן פעיל בכיול מערכת גירוי עצבי על פי הדרישות האישיות של ^{החולים18}. חיישנים אלה צריכים להיות קטנים ככל האפשר כדי לא להשפיע על הפונקציונליות הרגילה של האיבר.

כתב יד זה מתאר שיטה של עיצוב וידוק של חיישן pH מבוסס ISFET עם משדר משרעת-shifting (ASK) ומקלט פסיבי בעל טביעת רגל קטנה. בהתבסס על הארכיטקטורה הפשוטה של הפתרון, נתוני ה- pH יכולים להתקבל על ידי מקלט חיצוני או אפילו neurostimulator מושתל ללא כל נפח משמעותי או עונש כוח. אפנון ASK נבחר בשל אופיו של המקלט הפסיבי, המסוגל לזהות רק כוח אות RF שהתקבל (המכונה לעתים קרובות "עוצמת אות שהתקבלה"). התרשים הסכמטי, המוטבע כחומר משלים, מציג את בניית ההתקן. הוא מופעל ישירות משתי סוללות אלקליין AG1, המספקות מתח בין 2.0-3.0 V (בהתבסס על מצב הטעינה). הסוללות מפעילות את המיקרו-בקר הפנימי, המשתמש ב- ADC (ממיר אנלוגי לדיגיטלי), DAC (ממיר דיגיטלי לאנלוגי), מגבר תפעול פנימי וציוד FVR (ייחוס במתח קבוע) כדי להטות את חיישן ה- pH של ISFET. מתח "שער" וכתוצאה מכך (אלקטרודה התייחסות הזהב) הוא פרופורציונלי ל- pH של הסביבה שמסביב. זרם _זהות יציב מסופק על ידי נגד חישת R2 בצד נמוך. המקור של חיישן ISFET מחובר לקלט הלא הפוך של המגבר התפעולי, בעוד שהקלט ההפוך מחובר למתח היציאה של מודול DAC המוגדר ל- 960 mV. הפלט של המגבר התפעולי מחובר לפין הניקוז של ISFET. מגבר תפעולי זה מווסת את מתח הניקוז כך שהפרש המתח בנגד R2 הוא תמיד 960 mV; לכן, זרם הטיה קבוע של 29 μA זורם דרך ISFET (כאשר בפעולה רגילה). מתח השער נמדד לאחר מכן באמצעות ADC. לאחר מכן, המיקרו-בקר מפעיל את משדר ה-RF באמצעות אחד מפיני ה-GPIO (קלט/פלט למטרה כללית) ומשדר את הרצף. מעגל משדר RF כרוך ברשת קריסטלית ומתאימה התואמת את הפלט ל-50 Ω עכום.

לניסויים שהוכחו כאן, השתמשנו בקיבה של חזיר עם חלק ארוך של הוושט רכוב במודל פלסטיק סטנדרטי. זהו מודל נפוץ לתרגול טכניקות אנדוסקופיות כגון ESD (ניתוח תת-אמוסקופי אנדוסקופי), שיר (מיוטומיה אנדוסקופית אוראלי), כריתה רית אנדוסקופית (EMR), המוסטזיס וכו '. לגבי הפרמטרים האנטומיים הקרובים ביותר האפשריים המתקרבים לאיברים אנושיים, השתמשנו בקיבה ובוושט של חזירים במשקל 40-50 ק"ג.

Protocol

במחקר זה לא היו מעורבים בעלי חיים חיים. הניסוי בוצע במודל ex vivo המורכב מוושט חזירי ובטן. הקיבה והוושט נרכשו מקצבייה מקומית כמוצר הסטנדרטי שלהם. הליך זה הוא בהתאם לחוקים הצ'כיים, ואנו מעדיפים אותו בגלל עיקרון "3R" (החלפה, הפחתה ועידון).

1. ייצור הרכבה של חיישן ה-pH

הערה: שים לב לאמצעי זהירות לטיפול ברכיבים רגישים לפריקה אלקטרוסטטית (ESD) לאורך ייצור הרכבת חיישן ה- pH. היזהר בעת עבודה עם ברזל הלחמה.

1. הנח את חיישן ה- pH של ISFET מותקן על לוח מעגלים מודפס (PCB) על משטח שטוח. אתר את אנשי הקשר הניתנים להלחמה.
2. לקצץ את המגעים הלחמה, כך האורך שלהם הוא לא יותר מ 3 מ"מ.
3. הלחמה קטע של 15 מ"מ של כבל מצופה אתילן פרופילן פלואורי (FEP) לאלקטרודות ההלחמה של חיישן ה- pH. אין לנקות באופן מכני או כימי את ההרכבה החשופת למות. נסה למנוע זיהום של למות ו PCB עם שטף במהלך הלחמה.
4. בדוק את הרכבת חיישן ה- pH תחת מיקרוסקופ עבור מעגלים ומכנסיים קצרים פתוחים. לאחר מכן, בדוק את המכנסיים הקצרים עם בודק פתוח קצר. הרכבה מוכנה כהלכה בשלב זה מוצגת באיור 1.
5. לנקות את הרכבה חיישן pH בניקוי קולי במשך 5 דקות ב 70 °C (70 °F) בתמיסה של 5% של מסיר שטף במים. הטווח האופטימלי של כוח אולטרסאונד הוא 50-100 W / l. אין לחרוג מ- 100 W/l.
6. לשטוף את הרכבה חיישן pH באלכוהול איזופרופיל כיתה טכנית לפחות 3 דקות ולתת לו להתייבש בתנור ב 80 °C (70 °F) במשך 15 דקות.
7. הנח את כל חיישני ה- pH על משטח שטוח (במקרה שהכפלות מוכנות בו זמנית) לפני שתמשיך לשלב הבא.
8. מערבבים כמות מתאימה של אפוקסי בשני חלקים לתמצית האלקטרודות המולחמות. השתמש מינימום של 2 מ"ל כדי לאפשר ערבוב יסודי. השתמש אפוקסי אטום שחור כדי לאפשר בדיקה מאוחר יותר - חלקים של החיישן חשוף לסביבה ייראו קל יותר כפי שהם לא יהיו אפוקסי אטום עליהם
9. מעבירים את האפוקסי המעורב למזרק בגודל 1 מ"ל עם מחט שטוחה בגודל 0.5 מ"מ.
10. מצפים לאזור ההלחמה של חיישני pH באפוקסי. הקפד לצפות את כל האזור של אלקטרודות PCB ואת החוט החשוף.
11. תן את אפוקסי לרפא או בטמפרטורה בחדר או בטמפרטורה גבוהה (80 °C מקסימום), עבור מחקר זה 50 °C (50 °C) שימש עם אפוקסי המפורטים בטבלת החומרים.
12. בדוק את האזור המצוי תחת מיקרוסקופ. אם נחשפים חלקי מתכת לא מצופים (אלקטרודה PCB או חוט) , חזור על שלבים 1.8-1.11 עד שאין סימנים חזותיים של מתכת לא מצופה.
13. קיצצו את החוטים לאורך ולזווית המוצגים באיור 2. מצפים את הקצוות עם הלחמה כדי למנוע השחקות.

2. ייצור ההרכבה האלקטרונית

הערה: שים לב לאמצעי זהירות לטיפול ברכיבים רגישים ל-ESD לאורך ייצור האלקטרוניקה. היזהר בעת עבודה עם ברזל הלחמה ואקדח אוויר חם.

1. מקם את ה- PCB (מיוצר בהתבסס על הקבצים המשלימים "pcb1.zip" ודיאגרמה סכמטית "סכמטית.png") על משטח שטוח, רכיבים בצד למעלה.
2. יש למרוח משחת הלחמה על כל הרפידות החשופות מצופות זהב.
3. הניחו את כל הרכיבים הפסיביים והפעילים באמצעות פינצטה לפי איור 3 וטבלת החומרים.
4. מחממים את ה- PCB עם אקדח האוויר החם כדי להלחים את הרכיבים. מחממים את ה- PCB בהדרגה ל -150 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות כדי לגרש שאריות מים מהחבילות ולהפעיל את השטף במשחה הלחמה. לאחר מכן, לחמם את PCB ל 260 °C (50 °F) כדי הלחמה את הרכיבים. תן PCB להתקרר לטמפרטורת החדר, לא להזיז אותו במהלך כל תהליך ההלחמה.
5. לאחר הלחמה וקירור לטמפרטורת החדר, בדוק את ה- PCB תחת מיקרוסקופ כדי לאמת את המיקום הנכון של כל הרכיבים והמכנסיים הקצרים. אם לא נצפו מכנסיים קצרים או מיקום רכיב שגוי, דלג על שלב 2.6.
6. תקן כל מכנסיים קצרים או מיקום רכיב שגוי עם אקדח הלחמה או אקדח אוויר חם. עבור לשלב 2.5.
7. חוטי הלחמה 5 לרכיבים (מוליכי הספק ותכנות) כפי שמוצג באיור 4.
8. כדי לחבר את ה- PCB למתכנת, חבר את החוטים המולחמים בשלב 2.7. למחבר של המתכנת.
9. קושחת התוכנית (ראה תוצאות מייצגות לקבלת הסבר מפורט על איזה קובץ להשתמש) למיקרו-בקר. השתמש בהליך המתואר קודם לכן כדי להגדיר את תוכנת ^{התכנות19}. הגדר את המתכנת כדי להפעיל את המכשיר עם מתח של כ 2.5 V. דה הלחמה 5 חוטים לאחר תכנות.
10. הנח את ה- PCB על משטח שטוח, בצד הרכיב למעלה. הלחימו את חוט אנטנת הנחושת AWG38 (אורך של 3 ס"מ) כפי שמוצג באיור 5 ועטפו אותו סביב קצה ה-PCB. תקן את חוט האנטנה לקצה ה- PCB עם דבק ציאנואקרילט. הלחמה את שני מגשרי החוטים האחרים עם חוט נחושת SWG38 כפי שמוצג באיור 5. הימנע ממגע חשמלי עם רכיבים אחרים.
11. שים את PCB על משטח שטוח, בצד הרכיב כלפי מטה.
12. הלחמה של שני מחזיקי סוללות לחלק הנגדי של PCB, כפי שמוצג באיור 6.
13. הלחם את הרכבת חיישן ה-pH למסופים ב-PCB, כפי שמוצג באיור 7.
14. הכנס שתי סוללות AG1 למחזיקי הסוללה.
    הערה: אל תמשיך בשלב זה ובצעדים הבאים בסעיף זה לפני 24 שעות לפני בדיקה והשתלה אנדוסקופית של החיישן.
15. הכן כמות מתאימה של אפוקסי כמתואר בשלב 1.8. לתמצית ההתקן.
16. לתמצת את המכשיר עם אפוקסי באמצעות אותו הליך המתואר בשלב 1.9 (מזרק עם מחט). תן את אפוקסי לרפא בטמפרטורת החדר או טמפרטורה מעט גבוהה (לא יעלה על 50 °C (50 °F) בגלל נוכחות של סוללות). ראו איור 8 לקבלת תוצאות אנקפסולציה נכונות.
17. צרו וו חוט טיטניום לפי איור 9.
    הערה: טיטניום (כיתה II) נבחרה בשל תאימות ביולוגית ורשומה של שימוש במכשירים רפואיים מושתלים. נירוסטה ניתן להשתמש, מדי. עם זאת, הסוג וטיפול בחום חייב להיבחר בזהירות כמו כמה סוגי נירוסטה הם שבירים מאוד.
18. חברו את וו החוט למכשיר עם טיפה של אפוקסי מרפא במהירות (ראו איור 10) ותנו לו להתרפא בטמפרטורת החדר או בטמפרטורה מעט גבוהה (מקסימום 50 °C). חיישן ה- pH ממוקם בצד השמאלי התחתון של ההתקן המושתל.
19. החיישן מופעל 24 שעות לאחר החדרת הסוללות. בינתיים, להמשיך עם שלב 3.
    הערה: השהה את הפרוטוקול כעת אם השלמת שלב 3 בתוך 24 שעות לאחר החדרת הסוללות אפשרית.

3. ייצור מקלט רקנה פסיבי

1. מניחים את PCB (מיוצר על בסיס הקובץ המשלים "pcb2.zip"). עבור rectenna על משטח שטוח.
2. הלחימו את הרכיבים בשיטת הדבקת הלחמה המתוארת בשלבים 2.2-2.6 או השתמשו באקדח הלחמה לפי איור 11A.
   הערה: אם הנסיין מחליט לייצר שוב את מקלט rectenna (הוא יוצר בעבר והתאם) או אינו מעוניין להמשיך עם התאמת מקלט, השתמש בערכי הרכיבים שנקבעו בעבר על-ידי הנסיין או סופקו באיור 11B ולדלג על שלבים 3.5-3.7.
3. הלחמה של מחבר SMA ל- PCB.
4. בדוק את PCB תחת מיקרוסקופ. אם נצפתה מכנסיים קצרים או מיקום רכיב שגוי, תקן את הבעיות.
5. צרף קלט מנתח רשת וקטורי למחבר SMA.
6. הקלט את תרשים S11 Smith של rectenna מ 300-500 MHz עם רוחב פס רזולוציה של 1 kHz. שים לב לתגובה ורשום את העכבה ב- 431.7 MHz. השתמש בתוכנת מחשבון תואמת מכשולים כדי לקבוע את הערכים של רכיבים תואמים. תרשים סמית לדוגמה מוצג באיור 12A.
7. הלחימו את הרכיבים התואמים לעקלה ובחנו תחת מיקרוסקופ לקצר חשמלי ומיקום רכיבים.
8. מדדו שוב עם מנתח הספקטרום ואשרו שיחס הגלים העומד במתח (VSWR) הוא מתחת ל-3 בין 300 ל-500 מגה-הרץ (בתוך מעגל הציאן החיצוני המוצג באיור 12B). אם לא, חזור על הפעולה עם רכיבים תואמים שונים או המשך עם הביצועים המופחתים של rectenna בראש.
9. חבר את אנטנת הפס של 433 מגה-הרץ למחבר SMA. חבר אוסצילוסקופ לפלט המשען.
10. הגדר את האוסצילוסקופ לפעולה בערוץ יחיד, בסיס זמן מתגלגל, מצב DC, בסיס זמן של 500 ms/div וקנה מידה של מתח 5 mV/div.

4. בדיקת המכשיר

הערה: השלבים הבאים דורשים שימוש בכימיקלים. למד את גליונות נתוני הבטיחות החומרית של הכימיקלים מראש והשתמש בציוד מגן מתאים ובשיטות מעבדה נפוצות בעת מניפולציה.

1. בדוק את הפלט של החיישן על ידי התבוננות באות המוצג על האוסצילוסקופ. פלט המדגם מוצג באיור 13,14. ההתקן יהיה פעיל לאחר 24 שעות לאחר החדרת הסוללות. תקופת העברת הפלט של חיישן ה- pH משתנה בהתאם לקובץ שתוכנת למיקרו-בקר (ראה תוצאות מייצגות להסבר מפורט).
2. הכן 2% תמיסה חומצה הידרוכלורית (לנקוט זהירות בעת טיפול בחומצה הידרוכלורית). הכן פתרונות חיץ 100 mM של pH 4 (אשלגן מימן פתלט / חומצה הידרוכלורית), pH 7 (אשלגן דיהידרוגן פוספט / נתרן הידרוקסיד), ו- pH 10 (נתרן קרבונט / נתרן מימן קרבונט) באמצעות נהלי מעבדה סטנדרטיים ולסמן את הכוסות.
3. אמת את רמת ה- pH של כל ארבעת הכלים באמצעות מד pH מכויל. התאימו במידת הצורך.
4. תטביעו את הקפסולה בכל ותקליטו לפחות 3 דגימות. מדוד את התקופה שבין הפעימה השנייה והשלישית ומלא אותה בגיליון האלקטרוני שסופק (קובץ משלים 1). קבע את מקדמי הכיול עבור חיישן ה- pH באמצעות הגיליון האלקטרוני.
5. לאחר הכיול, למדוד את הזמן בין הפעימה השנייה והשלישית ולהכניס אותו לתוך הגיליון האלקטרוני כדי לקבוע את ה- pH של הפתרון שאליו נחשף חיישן ה- pH.

5. השתלה אנדוסקופית של החיישן

1. הכן דגם חזירים אנדוסקופי ex vivo המורכב מהקיבה וקטע ארוך של הוושט.
2. תפסו את החיישן מבחוץ עם קליפ hemostatic, כפי שמוצג באיור 15 ובאיור 16.
3. הכנס את האנדוסקופ עם החיישן בקליפ בדרך הרגילה לדגם.
4. מקם את הקליפ עם החיישן קרוב הסוגר הוושט התחתון.
5. לסובב את האנדוסקופ נגד קיר הוושט, לפתוח את הקליפ ולאחר מכן לדחוף לכיוון הקיר הוושט. סגור את הסרטון ושחרר את הסרטון. החיישן יישאר מחובר לקיר הוושט במיקום הרצוי, כפי שמוצג באיור 17D ובאיור 17E.
6. לחלץ את האנדוסקופ.

6. ניסוי לאחר ההשתלה

הערה: השלבים הבאים דורשים שימוש בכימיקלים. למד את גליונות נתוני הבטיחות החומרית של הכימיקלים מראש והשתמש בציוד מגן מתאים ובשיטות מעבדה נפוצות בעת מניפולציה.

1. מקם את המקלט בטווח של 10 ס"מ (מרבי) מהחיישן המושתל.
2. הזריקו 50 מ"ל לפתרונות עם ערכי pH שונים לוושט, כפי שמוצג באיור 18, וצפו בשינויים בתגובת החיישן. לחזור על האנדוסקופ לאחר כל זריקה ולקרוא את הערך לא לפני 30 s לאחר ההזרקה. לשטוף את הוושט עם 100 מ"ל של מים deionized בין הזרקת פתרונות עם pH שונה.
3. השתמש בגיליון האלקטרוני (קובץ משלים 1) כדי לחשב את ה- pH הנמדד על-ידי החיישן.

תוצאות

התקן המסוגל חישת pH אוטונומית ושידור אלחוטי של ערך ה-pH נבנה בהצלחה, כפי שמוצג באיור 8. המכשיר הבנוי הוא דגם מיניאטורי; הוא שוקל 1.2 גרם ויש לו נפח של 0.6 ^cm3. הממדים המשוערים הם 18 מ"מ x 8.5 מ"מ x 4.5 מ"מ. כפי שניתן לראות באיור 15, איור 16

Discussion

שיטה זו מתאימה לחוקרים העובדים על פיתוח מכשירים רפואיים מושתלים פעילים חדשניים. זה דורש רמה של מיומנות בייצור של אבות טיפוס אלקטרוניים עם רכיבי הרכבה על פני השטח. השלבים הקריטיים בפרוטוקול קשורים לייצור האלקטרוניקה, במיוחד אכלוס ה- PCB, הנוטה לשגיאת מפעיל במיקום והלחמה של רכיבים קטנים. לאח?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
AG1 battery	Panasonic	SR621SW	Two batteries per one implant
Battery holder	MYOUNG	MY-521-01
Copper enamel wire for the antenna	pro-POWER	QSE Wire - 0.15 mm diameter, 38 SWG
Epoxy for encapsulation	Loctite	EA M-31 CL	Two-part medical-grade ISO10993 compliant epoxy
FEP cable for pH sensor	Molex / Temp-Flex	100057-0273
Flux cleaner	Shesto	UTFLLU05	Prepare 5% solution in deionized water for cleaning by sonication
Hemostatic clip	Boston Scientific	Resolution
Hot air gun + soldering iron	W.E.P.	Model 706	Any soldering iron capable of soldering with tin and hot-air gun capable of maintaining 260 °C can be used
Impedance matching software	Iowa Hills Software	Smith Chart	Can be downloaded from http://www.iowahills.com/9SmithChartPage.html - alternatively, any RF design software supports calculation of impedance matching components
ISFET pH sensor on a PCB	WinSense	WIPS	Order a model pre-mounted on a PCB with on-chip gold reference electrode
Laboratory pH meter	Hanna Instruments	HI2210-02	Used with HI1131B glass probe
Microcontorller programmer	Microchip	PICkit 3	Other PIC16 compatible programmers can be also used
Pig stomach with esophagus	Local pig farm	Obtained from approx. 40–50 kg pig	It is important that the stomach includes a full length of the esophagus.
Printed circuit board - receiver	Choose preferred PCB supplier	According to pcb2.zip data	One layer, 0.8 mm thickness, FR4, no mask
Printed circuit board - sensor	Choose preferred PCB supplier	According to pcb1.zip data	Two-layer with PTH, 0.6 mm thickness, FR4, 2x mask
Receiver - 0R	Vishay	CRCW04020000Z0EDC	See Figure 12 and Figure 13 for placement
Receiver - 1.5 pF	Murata	GRM0225C1C1R5CA03L	See Figure 12 and Figure 13 for placement
Receiver - 100 pF	Murata	GRM0225C1E101JA02L	See Figure 12 and Figure 13 for placement
Receiver - 33 nH	Pulse Electronics	PE-0402CL330JTT	See Figure 12 and Figure13 for placement
Receiver - RF schottky diodes	MACOM	MA4E2200B1-287T	See Figure 12 and Figure 13 for placement
Receiver - SMA antenna	LPRS	ANT-433MS
Receiver - SMA connector	Linx Technologies	CONSMA001	See Figure 12 and Figure 13 for placement
Sensor - C1	Murata	GRM0225C1H8R0DA03L	8 pF 0402 capacitor
Sensor - C2	Murata	GRM0225C1H8R0DA03L	8 pF 0402 capacitor
Sensor - C3	Murata	GCM155R71H102KA37D	1 nF 0402 capacitor
Sensor - C4	Murata	GRM0225C1H1R8BA03L	1.8 pF
Sensor - C5	Vishay	CRCW04020000Z0EDC	Place 0R 0402 resistor or use to match the antenna
Sensor - C6	Murata	GRM155C81C105KE11J	1 uF 0402 capacitor
Sensor - C7	Murata	GRM155C81C105KE11J	1 uF 0402 capacitor
Sensor - C8	Murata	GRM022R61A104ME01L	100 nF 0402 capacitor
Sensor - IC1	Microchip	MICRF113YM6-TR	MICRF113 RF transmitter
Sensor - IC2	Microchip	PIC16LF1704-I/ML	PIC16LF1704 low-power microcontroller
Sensor - R1	Vishay	CRCW040210K0FKEDC	10 kOhm 0402 resistor
Sensor - R2	Vishay	CRCW040233K0FKEDC	33 kOhm 0402 resistor
Sensor - R3	Vishay	CRCW04021K00FKEDC	1 kOhm 0402 resistor
Sensor - R5	Vishay	CRCW040210K0FKEDC	10 kOhm 0402 resistor
Sensor - X1	ABRACON	ABM8W-13.4916MHZ-8-J2Z-T3	3.2 x 2.5 mm 13.4916 MHz 8 pF crystal
Titanium wire	Sigma-Aldrich	GF36846434	0.125 mm titanium wire
Vector network analyzer	mini RADIO SOLUTIONS	miniVNA Tiny	Other vector network analyzers can be used - the required operation frequency is 300–500 MHz, resolution bandwidth equal or lower than 1 MHz, output power of no more than 0 dBm and dynamic range preferably better than 60 dB for the receiving front-end