Constructie van een draadloos-enabled endoscopisch implanteerbare sensor voor pH-bewaking met Zero-Bias Schottky diode-gebaseerde ontvanger

Ambulante pH-monitoring van pathologische reflux is een gelegenheid om de relatie tussen symptomen en blootstelling van de slokdarm aan zure of niet-zure refluxaat te observeren. Dit artikel beschrijft een methode voor de ontwikkeling, productie en implantatie van een miniatuur draadloze pH-sensor. De sensor is ontworpen om endoscopisch te worden geïmplanteerd met een enkele hemostatische clip. Een volledig passieve ontvanger op basis van rectenna op basis van een zero-bias Schottky diode wordt ook geconstrueerd en getest. Om het apparaat te construeren, werden een tweelaagse printplaat en kant-en-klare componenten gebruikt. Een miniatuur microcontroller met geïntegreerde analoge randapparatuur wordt gebruikt als analoge front-end voor de iongevoelige field-effect transistor (ISFET) sensor en om een digitaal signaal te genereren dat wordt verzonden met een amplitude shift keying transmitter chip. Het apparaat wordt aangedreven door twee primaire alkalische cellen. Het implanteerbare apparaat heeft een totaal volume van 0,6 ^cm3 en een gewicht van 1,2 gram, en de prestaties ervan werden geverifieerd in een ex vivo model (varkensslokdarm en maag). Vervolgens werd een passieve ontvanger met een kleine voetafdruk die eenvoudig kan worden geïntegreerd in een externe ontvanger of de implanteerbare neurostimulator, geconstrueerd en bewezen het RF-signaal van het implantaat te ontvangen wanneer het zich in de buurt (20 cm) ervan bevindt. Het kleine formaat van de sensor zorgt voor continue pH-bewaking met minimale obstructie van de slokdarm. De sensor kan in de routinematige klinische praktijk worden gebruikt voor 24/96 h oesofageale pH-monitoring zonder dat een neuskatheter hoeft te worden ingebracht. Het "zero-power" karakter van de ontvanger maakt ook het gebruik van de sensor mogelijk voor automatische in-vivo kalibratie van miniatuur neurostimulatieapparaten voor de onderste slokdarmsfincter. Een actieve sensorgebaseerde besturing maakt de ontwikkeling van geavanceerde algoritmen mogelijk om de gebruikte energie te minimaliseren om een wenselijk klinisch resultaat te bereiken. Een van de voorbeelden van een dergelijk algoritme zou een closed-loop systeem zijn voor on-demand neurostimulatietherapie van gastro-oesofageale refluxziekte (GERD).