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

Özet

El yazması, sıfır taraflı Schottky diyotlarına dayanan tamamen pasif bir alıcı devresi ile birlikte ASK modüle edilmiş kablosuz çıkışlı minyatür bir implante edilebilir pH sensörü sunar. Bu çözüm , in vivo kalibre edilmiş elektrostimülasyon terapi cihazlarının geliştirilmesinde ve ambülatör pH izleme için temel olarak kullanılabilir.

Özet

Patolojik reflünün ambulatuvar pH izlenmesi, semptomlar ile yemek borusunun asidik veya asitsiz reflüye maruz kalması arasındaki ilişkiyi gözlemlemek için bir fırsattır. Bu makalede, minyatür kablosuz özellikli pH sensörünün geliştirilmesi, üretilmesi ve implantasyonu için bir yöntem açıklanmaktadır. Sensör, tek bir hemostatik klipsle endoskopik olarak yerleştirilecek şekilde tasarlanmıştır. Sıfır önyargılı Schottky diyotuna dayanan tamamen pasif bir rectenna tabanlı alıcı da inşa edilir ve test edilir. Cihazı oluşturmak için iki katmanlı baskılı devre kartı ve raf dışı bileşenler kullanıldı. Entegre analog periferiklere sahip minyatür bir mikrodenetleyici, iyon duyarlı alan etkili transistör (ISFET) sensörü için analog ön uç olarak ve genlik kaydırma anahtarlama verici çipi ile iletilen dijital bir sinyal üretmek için kullanılır. Cihaz iki birincil alkalin hücresi tarafından desteklenmektedir. İmplante edilebilir cihaz toplam 0,6 ^cm3 hacme ve 1,2 gram ağırlığa sahiptir ve performansı bir ex vivo modelde (porcine yemek borusu ve mide) doğrulanmıştır. Daha sonra, harici bir alıcıya veya implante edilebilir nörostimülatöre kolayca entegre edilebilen küçük bir ayak izi pasif rectenna tabanlı alıcı inşa edildi ve RF sinyalini implanta yakın olduğunda (20 cm) aldığı kanıtlandı. Sensörün küçük boyutu, yemek borusunun minimum tıkanmasıyla sürekli pH izleme sağlar. Sensör, burun kateteri takmaya gerek kalmadan 24/96 saat özofagus pH izlemesi için rutin klinik uygulamada kullanılabilir. Alıcının "sıfır güç" doğası, minyatür alt özofagus sfinkter nörostimülasyon cihazlarının otomatik in-vivo kalibrasyonu için sensörün kullanılmasını da sağlar. Aktif sensör tabanlı kontrol, istenen klinik sonucu elde etmek için kullanılan enerjiyi en aza indirmek için gelişmiş algoritmaların geliştirilmesini sağlar. Böyle bir algoritmanın örneklerinden biri, gastroözofageal reflü hastalığının (GERD) isteğe bağlı nörostimülasyon tedavisi için kapalı döngü bir sistem olacaktır.

Giriş

Montreal Konsensüsü, gastroözofageal reflü hastalığını (GERD) "mide içeriğini reflü yaparken gelişen hoş olmayan semptomlara ve/veya komplikasyonlara neden olan bir durum" olarak tanımlar. Özofagus darlıkları, Barrett özofagus veya özofagus adenokarsinom gibi diğer spesifik komplikasyonlarla ilişkili olabilir. GERD, özellikle ekonomik durumu yüksek ülkelerde yetişkin nüfusun yaklaşık% 20'sini ^etkiler1.

Patolojik reflünün ambülatör pH izlenmesi (%6'dan fazla asit maruziyet süresi), semptomlar ile asidik veya asidik olmayan gastroözofageal reflü arasındaki ilişkiyi ayırt etmemizi ^sağlar2,3. ÜFE (proton pompa inhibitörü) tedavisine yanıt vermeyen hastalarda pH takibi patolojik gastroözofageal reflü olup olmadığını ve hastanın neden standart PPI tedavisine yanıt vermediğini cevaplayabilir. Şu anda çeşitli pH ve empedans izleme seçenekleri sunulmaktadır. Yeni olasılıklardan biri, implante edilebilir cihazlar kullanarak kablosuz ^{izleme4,5'tir}.

GERD, özofagus manometrisi sırasında gösterilen kasılmaların patolojik olmadığı, ancak uzun süreli GERD'de genliklerinin azaldığı alt özofagus sfinkter (LES) bozukluğu ile ilişkilidir. LES düz kaslardan oluşur ve miyojenik ve nörojenik faktörlere bağlı tonik kasılmalarını korur. Nörotransmitter olarak nitrik oksit içeren vagal aracılı inhibisyon nedeniyle gevşer6.

İki çift elektrotlu elektriksel stimülasyonun bir köpek reflü modelinde LES'in kasılma süresini artırdığı ^{kanıtlanmıştır7}. Yutma sırasındaki kalıntı basıncı da dahil olmak üzere LES'in gevşemesi hem düşük hem de yüksek frekanslı stimülasyondan etkilenmedi. Yüksek frekanslı stimülasyon, daha az güç gerektirdiği ve pil ömrünü uzattığı için bariz bir seçimdir.

Gerd'li hastaların tedavisinde alt özofagus sfinkterinin elektrostimülasyon tedavisi (ET) nispeten yeni bir kavram olmasına rağmen, bu tedavinin güvenli ve etkili olduğu gösterilmiştir. Bu tedavi şeklinin, PPI tedavisi ihtiyacını ortadan kaldırırken ve özofagus asidi maruziyetini azaltırken GERD semptomlarından önemli ve kalıcı bir rahatlama sağladığı gösterilmiştir8,9,10.

GERD tanısı için mevcut son teknoloji ürünü pH sensörü Bravo ^{cihazıdır11,12}. Tahmini 1,7 ^cm3 hacminde, görsel endoskopik geri bildirimli veya görsel endoskopik geri bildirim olmadan doğrudan yemek borusuna yerleştirilmekte ve yemek borusunda pH'ın 24 saat+ izlenmesini sağlar.

Elektrostimülasyon tedavisinin, ^{standart tedaviye} yanıt vermeyen GERD tedavisinde en umut verici alternatiflerden biri olduğu düşünülürse8,13, pH sensöründen nörostimülatöre kadar verileri sağlamak mantıklıdır. Son araştırmalar, nörostimülasyon bölgesinde yer alacak sert hepsi bir arada implante edilebilir cihazlara yol açacak bu alanda gelecekteki gelişime açık bir yol ^{göstermektedir14,15}. Bu amaçla, ISFET (iyona duyarlı alan etkili transistör), minyatür doğası, bir referans elektrodunun (bu durumda altın) çip üzerinde entegrasyon olasılığı ve yeterince yüksek hassasiyet nedeniyle en iyi sensör türlerinden biridir. Silikonda, ISFET standart bir MOSFET (Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkisi Transistörü) yapısına benzer. Bununla birlikte, normalde bir elektrik terminaline bağlı olan kapı, çevredeki çevreyle doğrudan temas halinde bir aktif malzeme tabakası ile değiştirilir. pH'a duyarlı ISFET'ler söz konusu olduğunda, bu tabaka silikon nitrür (_Si3N4)¹⁶ ile oluşur.

Endoskopik olarak implante edilebilir cihazların temel dezavantajı, pil boyutunun doğal sınırlamasıdır, bu da bu cihazların ömrünün azalmasına neden olabilir veya üreticileri gerekli etkiyi daha düşük bir enerji maliyetiyle sağlayacak gelişmiş algoritmalar geliştirmeye motive edebilir. Böyle bir algoritmanın örneklerinden biri, GERD'nin isteğe bağlı nörostimülasyon tedavisi için kapalı döngü bir sistem olacaktır. Sürekli glikoz ölçerler (CGM) + insülin pompası ^{sistemlerine benzer şekilde17}, böyle bir sistem, bir nörostimülasyon ünitesi ile birlikte alt özofagus sfinkterinin mevcut basıncını tespit etmek için bir özofagus pH sensörü veya başka bir sensör kullanır.

Nörostimülasyon tedavisine yanıt ve nörostimülasyon patinasyon gereksinimleri bireysel ^olabilir13. Bu nedenle, disfonksiyonun tanısı ve karakterizasyonu için kullanılabilecek bağımsız sensörler geliştirmek veya nörostimülasyon sisteminin hastaların bireysel gereksinimlerine göre kalibre edilmesine aktif olarak katılmak ^önemlidir18. Bu sensörler organın normal işlevselliğini etkilememek için mümkün olduğunca küçük olmalıdır.

Bu makalede, genlik kaydırmalı anahtarlama (ASK) vericisi ve küçük bir ayak izi pasif rectenna tabanlı alıcı ile ISFET tabanlı bir pH sensörünün tasarlanması ve imal edilmesi yöntemi açıklanmaktadır. Çözeltinin basit mimarisine dayanarak, pH verileri harici bir alıcı veya hatta implante edilebilir nörostimülatör tarafından önemli bir hacim veya güç cezası olmadan alınabilir. ASK modülasyonu, yalnızca alınan RF sinyal gücünü (genellikle "alınan sinyal gücü" olarak adlandırılır) algılayabilen pasif alıcının doğası nedeniyle seçilir. Tamamlayıcı malzeme olarak katıştırılmış şematik diyagram, cihazın yapımını gösterir. Doğrudan 2.0-3.0 V arasında bir voltaj sağlayan iki AG1 alkalin pilden (şarj durumuna bağlı olarak) güç alır. Piller, ISFET pH sensörünü önyargılı yapmak için ADC (analogdan dijitale dönüştürücü), DAC (dijitalden analoga dönüştürücü), dahili çalışma amplifikatörü ve FVR (sabit voltaj referansı) çevre birimlerini kullanan dahili mikrodenetleyiciye güç sağlar. Elde eden "kapı" gerilimi (altın referans elektrot) çevredeki ortamın pH'ı ile orantılıdır. Kararlı _{bir Kimlik akımı} , düşük taraflı bir R2 algılama direnci ile sağlanır. ISFET sensörünün kaynağı operasyonel amplifikatörün ters olmayan girişine bağlanırken, ters giriş 960 mV olarak ayarlanmış DAC modülünün çıkış gerilimine bağlanır. Operasyonel amplifikatörün çıkışı ISFET'in tahliye pimine bağlıdır. Bu operasyonel amplifikatör tahliye voltajını düzenler, böylece R2 direncindeki voltaj farkı her zaman 960 mV'dir; böylece, ISFET üzerinden (normal çalışma sırasında) 29 μA'lık sabit bir sapma akımı akar. Kapı gerilimi daha sonra bir ADC ile ölçülür. Mikrodenetleyici daha sonra GPIO (genel amaçlı giriş/çıkış) pimlerinden biri aracılığıyla RF vericisine güç verir ve diziyi iletir. RF verici devresi, çıkışı 50 Ω empedansla eşleştiren kristal ve eşleşen bir ağ içerir.

Burada gösterilen deneyler için, yemek borusunun uzun bir bölümüne sahip bir domuz midesi kullandık. Bu, ESD (endoskopik submukozal diseksiyon), POEM (oral endoskopik miyotomi), endoskopik mukozal rezeksiyon (EMR), hemostaz vb. İnsan organlarına yaklaşan mümkün olan en yakın anatomik parametrelerle ilgili olarak, 40-50 kg ağırlığındaki domuzların midesini ve yemek borusunu kullandık.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

Bu çalışmada hiçbir canlı hayvan yer almadı. Deney, porcine yemek borusu ve mideden oluşan bir ex vivo modeli üzerinde gerçekleştirildi. Mide ve yemek borusu, standart ürün olarak yerel bir kasaplıktan satın alındı. Bu prosedür Çek yasalarına uygundur ve "3R" ilkesi (Değiştirme, Azaltma ve İyileştirme) nedeniyle tercih ediyoruz.

1. pH sensör tertibatının imalatı

NOT: pH sensör tertibatının imalatı boyunca elektrostatik deşarj (ESD) hassas bileşenlerin kullanımı için önlemlere uyun. Lehimleme demiri ile çalışırken dikkatli olun.

1. Baskılı bir devre kartına (PCB) monte edilmiş ISFET pH sensörünü düz bir yüzeye yerleştirin. Lehimlenebilir kontakları bulun.
2. Lehimlenebilir kontakları kesin, böylece uzunlukları 3 mm'den uzun değildir.
3. Florlu etilen propilen (FEP) kaplı kablonun 15 mm'lik bir bölümünü pH sensörünün lehimlenebilir elektrotlarına lehimler. Çıplak kalıp tertibatını mekanik veya kimyasal olarak temizlemeyin. Lehimleme sırasında kalıp ve PCB'nin akı ile kirlenmesini önlemeye çalışın.
4. pH sensör kablosu tertibatını mikroskop altında açık devreler ve şortlar için inceleyin. Ardından, şortları açık-kısa bir test cihazıyla kontrol edin. Bu aşamada doğru hazırlanmış bir montaj Şekil 1'de gösterilmiştir.
5. pH sensör tertibatını ultrasonik bir temizleyicide 70 °C'de 5 dakika boyunca suda % 5'lik bir akı sökücü çözeltisinde temizleyin. Ultrason gücünün optimum aralığı 50-100 W / l'dir. 100 W/l'yi aşmayın.
6. pH sensör tertibatını teknik sınıf izopropil alkolde en az 3 dakika durulayın ve 80 °C'de bir fırında 15 dakika kurumasına izin verin.
7. Bir sonraki adıma geçmeden önce tüm pH sensörlerini düz bir yüzeye yerleştirin (aynı anda birden fazla hazırlanması durumunda).
8. Lehimlenmiş elektrotların kapsüllenmesi için uygun miktarda iki parçalı epoksi karıştırın. Kapsamlı karıştırmaya izin vermek için en az 2 mL kullanın. Daha sonra incelemeye izin vermek için siyah opak epoksi kullanın - sensörün çevreye maruz kalan kısımları, üzerinde opak epoksi olmayacağı için daha kolay görülecektir
9. Karışık epoksiyi 0,5 mm düz uç iğnesi ile 1 mL şırıngaya aktarın.
10. pH sensörlerinin lehim alanını epoksi ile kapla. PCB elektrotlarının ve açıkta kalan telin tüm alanını kaplayıp kaplayıp kaplamayı unutmayın.
11. Epoksi kürün odada veya yüksek sıcaklıkta (maksimum 80 °C) izin verin, bu çalışma için Malzeme Tablosunda listelenen epoksi ile 50 °C kullanılmıştır.
12. Kaplamalı alanı mikroskop altında inceleyin. Kaplamasız metal parçalar (PCB elektrot veya tel) maruz kalırsa, kaplamasız metalin görsel belirtisi olmayana kadar 1.8-1.11 adımlarını tekrarlayın.
13. Telleri Şekil 2'de gösterilen uzunluk ve açıya kadar kesin. Yıpranmamak için uçlarını lehimle kapla.

2. Elektronik montajın imalatı

NOT: Elektroniğin imalatı boyunca ESD'ye duyarlı bileşenlerin kullanımı için önlemlere uyun. Lehimleme demiri ve sıcak hava tabancası ile çalışırken dikkatli olun.

1. PCB'yi ("pcb1.zip" ek dosyalarına ve şematik diyagram "şematik.png" temel alınarak üretilmiştir) düz bir yüzeye yerleştirin, bileşenler yan yana.
2. Maruz kalan tüm altın kaplama pedlere lehim macunu uygulayın.
3. Şekil 3 ve Malzeme Tablosuna göre tüm pasif ve aktif bileşenleri cımbız kullanarak yerleştirin.
4. Bileşenleri lehim etmek için PCB'yi sıcak hava tabancasıyla ısıtın. Paketlerden artık suyu dışarı çıkarmak ve lehim macunundaki akıyı etkinleştirmek için PCB'yi kademeli olarak 2 dakika boyunca 150 °C'ye ısıtın. Ardından, bileşenleri lehim etmek için PCB'yi 260 °C'ye ısıtın. PCB'yi oda sıcaklığına soğumaya bırakın, tüm lehimleme işlemi sırasında hareket ettirmeyin.
5. Lehimleme ve oda sıcaklığına kadar soğutulduktan sonra, tüm bileşenlerin ve şortların doğru yerleşimini doğrulamak için PCB'yi mikroskop altında inceleyin. Şort veya yanlış bileşen yerleşimi gözlenmezse, 2.6 adımlarını atlayın.
6. Lehim tabancası veya sıcak hava tabancası ile herhangi bir şort veya yanlış bileşen yerleşimini onarın. 2.5.
7. Şekil 4'te gösterildiği gibi bileşenlere (güç ve programlama kabloları) lehim 5 tel.
8. PCB'yi programcıya bağlamak için, 2.7 adımında lehimlenmiş kabloları bağlayın. programcının bağlayıcısına.
9. Mikrodenetleyiciye program bellenimi (hangi dosyanın kullanılacağına ilişkin ayrıntılı bir açıklama için Temsilci Sonuçları'na bakın). Programlama yazılımını ayarlamak için önceden açıklanan yordamı ^kullanın19. Programcıyı, programlamadan sonra 5 kabloyu yaklaşık 2,5 V voltajla güç vermeye ayarlayın.
10. PCB'yi düz bir yüzeye yerleştirin, bileşen tarafı yukarı. Şekil 5'te gösterildiği gibi AWG38 bakır anten telini (3 cm uzunluğunda) lehimleyin ve PCB'nin kenarına sarın. Anten telini bir siyanoakrilat yapıştırıcı ile PCB'nin kenarına sabitle. Şekil 5'te gösterildiği gibi diğer iki tel jumper'ı SWG38 bakır tel ile lehimle. Diğer bileşenlerle elektrik kontağından kaçının.
11. PCB'yi düz bir yüzeye, bileşen tarafı aşağıya koyun.
12. Şekil 6'da gösterildiği gibi PCB'nin karşı kısmına iki pil tutucu lehim.
13. Şekil 7'de gösterildiği gibi pH sensör tertibatını PCB'deki terminallere lehimler.
14. Pil tutuculara iki AG1 pil takın.
    NOT: Sensörün test edilmesi ve endoskopik implantasyonundan önce bu adıma ve sonraki adımlara 24 saatten daha erken devam etmeyin.
15. Adım 1.8'de açıklandığı gibi uygun miktarda epoksi hazırlayın. cihazın kapsüllenmesi için.
16. 1.9. adımda (iğneli şırınga) açıklanan prosedürü kullanarak cihazı epoksi ile kapsülleyin. Epoksiyi oda sıcaklığında veya hafifçe yüksek sıcaklıkta kürleyi bırakın (pillerin varlığı nedeniyle 50 °C'yi aşmayın). Doğru kapsülleme sonuçları için Şekil 8'e bakın.
17. Şekil 9'a göre bir titanyum tel kanca oluşturun.
    NOT: Titanyum (Grade II), biyouyumluluğu ve implante edilebilir tıbbi cihazlarda kullanım geçmişi nedeniyle seçilmiştir. Paslanmaz çelik de kullanılabilir. Bununla birlikte, bazı paslanmaz çelik tipleri çok kırılgan olduğu için tip ve ısıl işlem dikkatlice seçilmelidir.
18. Tel kancayı bir damla hızlı kürleme epoksisi ile cihaza takın (bkz. Şekil 10) ve oda sıcaklığında veya hafifçe yüksek sıcaklıkta (maksimum 50 °C) kürlensin. pH sensörü implante edilebilir cihazın sol alt tarafında bulunur.
19. Sensör, pillerin takılmasının ardından 24 saat aktif hale gelir. Bu arada, 3.
    NOT: Pillerin takılması mümkün olduğunda 3.

3. Pasif rectenna alıcısının imalatı

1. PCB'ye yerleştirin ("pcb2.zip" ek dosyasına göre üretilmiştir). düz bir yüzeydeki dikdörtgen için.
2. 2.2-2.6 adımlarında açıklanan lehim macunu yöntemini kullanarak bileşenleri lehimler veya Şekil 11A'ya göre bir lehim tabancası kullanın.
   NOT: Deneyci rectenna alıcısını yeniden üretmeye karar verirse (daha önce üretilmiş ve eşleştirilmiştir) veya alıcı eşleştirmesine devam etmek istemiyorsa, daha önce deneyci tarafından belirlenen veya Şekil 11B'de sağlanan bileşenlerin değerlerini kullanın ve 3.5-3.7 adımlarını atlayın.
3. SMA konektörünü PCB'ye lehimle.
4. PCB'yi mikroskop altında inceleyin. Herhangi bir şort veya yanlış bileşen yerleşimi gözlenirse, sorunları düzeltin.
5. SMA bağlayıcısına bir vektör ağ çözümleyicisi girişi takın.
6. 1 kHz çözünürlük bant genişliği ile 300-500 MHz'den rectenna'nın S11 Smith grafiğini kaydedin. Yanıtı gözlemleyin ve empedansı 431,7 MHz'de kaydedin. Örnek Smith grafiği Şekil 12A'da gösterilmiştir.
7. Empedans eşleştirme bileşenlerini lehimler ve kısa devreler ve bileşen yerleşimi için mikroskop altında inceleyin.
8. Spektrum analizörü ile tekrar ölçün ve voltaj duran dalga oranının (VSWR) 300-500 MHz arasında 3'in altında olduğunu onaylayın ( Şekil 12B'de gösterilen dış siyan çemberinin içinde). Değilse, farklı eşleşen bileşenlerle tekrarlayın veya rectenna'nın azaltılmış performansını göz önünde bulundurarak devam edin.
9. 433 MHz bant antenini SMA konektörüne bağlayın. Bir osiloskopu rectenna çıkışına bağlayın.
10. Osiloskopu tek kanallı çalışma, yuvarlanma süresi tabanı, DC modu, 500 ms/div zaman tabanı ve 5 mV/div gerilim ölçeğine ayarlayın.

4. Cihazın test

NOT: Aşağıdaki adımlar kimyasalların kullanılmasını gerektirir. Kimyasalların malzeme güvenliği veri sayfalarını önceden inceleyin ve bunları manipüle ederken uygun koruyucu ekipman ve yaygın laboratuvar uygulamalarını kullanın.

1. Osiloskopta gösterilen sinyali gözlemleyerek sensörün çıkışını inceleyin. Örnek çıktı Şekil 13,14'te gösterilmiştir. Cihaz, pillerin takılmasını 24 saat geçtikten sonra aktif olacaktır. pH sensörünün çıkışını iletme süresi, mikrodenetleyiciye programlanan dosyaya bağlı olarak değişir (ayrıntılı bir açıklama için Temsilci Sonuçları'na bakın).
2. % 2 hidroklorik asit çözeltisi hazırlayın (hidroklorik asit kullanırken dikkatli olun). Standart laboratuvar prosedürlerini kullanarak pH 4 (potasyum hidrojen fitalat/hidroklorik asit), pH 7 (potasyum dihidrojen fosfat/sodyum hidroksit) ve pH 10 (sodyum karbonat/sodyum hidrojen karbonat) 100 mM tampon çözeltileri hazırlayın ve gagaları işaretleyin.
3. Kalibre edilmiş bir pH ölçer kullanarak dört gaganın da pH'ını doğrulayın. Gerekirse ayarlayın.
4. Kapsülü her kabın içine batırın ve en az 3 örnek kaydedin. İkinci ve üçüncü darbe arasındaki süreyi ölçün ve sağlanan elektronik tabloya doldurun (Ek Dosya 1). Elektronik tabloyu kullanarak pH sensörünün kalibrasyon katsayılarını belirleyin.
5. Kalibrasyondan sonra, ikinci ve üçüncü darbe arasındaki süreyi ölçün ve pH sensörünün maruz kaldığı çözeltinin pH'ını belirlemek için elektronik tabloya girin.

5. Sensörün endoskopik implantasyonu

1. Mideden ve yemek borusunun uzun bir bölümünden oluşan bir ex vivo endoskopik porcine modeli hazırlayın.
2. Şekil 15 ve Şekil 16'da gösterildiği gibi sensörü hemostatik bir klipsle harici olarak kavrayın.
3. Endoskopu klipsteki sensörle birlikte modele standart şekilde yerleştirin.
4. Sensörü alt özofagus sfinkterine yakın bir konuma getirin.
5. Endoskopu özofagus duvarına doğru döndürün, klipsi açın ve ardından özofagus duvarına doğru itin. Klibi kapatın ve bırakın. Sensör, Şekil 17D ve Şekil 17E'de gösterildiği gibi, istenen yerde yemek borusu duvarına bağlı kalacaktır.
6. Endoskopu çıkar.

6. İmplantasyondan sonra deney yapın

NOT: Aşağıdaki adımlar kimyasalların kullanılmasını gerektirir. Kimyasalların malzeme güvenliği veri sayfalarını önceden inceleyin ve bunları manipüle ederken uygun koruyucu ekipman ve yaygın laboratuvar uygulamalarını kullanın.

1. Alıcıyı implante sensörün 10 cm (maksimum) içine yerleştirin.
2. Şekil 18'de gösterildiği gibi, çeşitli pH değerlerine sahip çözeltilerin 50 mL'lik kısmını yemek borusuna enjekte edin ve sensörün tepkislerindeki değişiklikleri gözlemleyin. Her enjeksiyondan sonra endoskopu geri alın ve enjeksiyondan sonra değeri en az 30 sn olarak okuyun. Yemek borusunu farklı pH'lı enjekte çözeltileri arasında 100 mL deiyonize su ile yıkayın.
3. Sensör tarafından ölçülen pH'ı hesaplamak için elektronik tabloyu (Ek Dosya 1) kullanın.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Şekil 8'de gösterildiği gibi, pH değerinin otonom pH algılama ve kablosuz iletim yeteneğine sahip bir cihaz başarıyla oluşturulmuştır. Üretilen cihaz minyatür bir modeldir; 1.2 g ağırlığında ve 0.6 ^cm3 hacme sahiptir. Yaklaşık boyutlar 18 mm x 8,5 mm x 4,5 mm'dir. Şekil 15, Şekil 16 ve Şekil 17'de gösterildiği gibi, tek bir hemostatik klipsle alt özo...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Bu yöntem, yeni aktif implante edilebilir tıbbi cihazların geliştirilmesi üzerinde çalışan araştırmacılar için uygundur. Yüzey montaj bileşenlerine sahip elektronik prototiplerin üretiminde bir yeterlilik seviyesi gerektirir. Protokoldeki kritik adımlar, özellikle küçük bileşenlerin yerleştirilmesi ve lehimlemesinde operatör hatasına eğilimli olan PCB'lerin doldurulmasının elektronik üretimiyle ilgilidir. Daha sonra, doğru kapsülleme, neme ve sıvılara maruz kaldığında cihazın ömrünü...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

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