Name: construction of a wireless-enabled endoscopically implantable sensor for ph monitoring with zero-bias schottky diode-based receiver
Uploaded: 2021-08-27T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Construction of a Wireless-Enabled Endoscopically Implantable Sensor for pH Monitoring with Zero-Bias Schottky Diode-based Receiver at JoVE.com

저자는 감사찰스 대학 인정 (프로젝트 GA UK 아니 176119) 이 연구를 지원하기위한. 이 작품은 찰스 대학 연구 프로그램 PROGRES Q 28 (종양학)에 의해 지원되었다.

이 연구에는 살아있는 동물이 참여하지 않았습니다. 실험은 돼지 식도와 위장으로 구성된 전 생체 내 모델에서 수행되었다. 위와 식도는 표준 제품으로 현지 도살장에서 구입했습니다. 이 절차는 체코 법률에 따라, 우리는 때문에 "3R"원칙 (교체, 감소, 및 정제)를 선호합니다.
1. pH 센서 조립의 제작
참고: pH 센서 조립을 통해 정전기 방전(ESD) 민감한 ?...

<ol>
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Microsemi ZL70323 MICS-band RF miniaturized standard implant module (MiniSIM) Available from: <a target="_blank" href="https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/135307-zl70323-datasheet">https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/135307-zl70323-datasheet</a> (2015)</li></ol>

이 방법은 새로운 활성 이식형 의료 기기의 개발에 일하는 연구자에게 적합합니다. 표면 마운트 부품이 장착된 전자 프로토타입 제조에 대한 숙련도가 필요합니다. 프로토콜의 중요한 단계는 전자 제품의 제조와 관련이 있으며, 특히 PCB를 채우는 데 는 작은 부품의 배치 및 납땜에 작업자 오류가 발생하기 쉽습니다. 그런 다음, 정확한 캡슐화는 수분과 액체에 노출될 때 장치의 수명을 연장하는 ?...

몬트리올 컨센서스는 위식도 역류 질환(GERD)을 "위장의 내용물으로 역류할 때 발생하는 상태"로 정의하며 불쾌한 증상 및/또는 합병증을 유발합니다. 그것은 식도 협착, Barrett의 식도, 또는 식도 선암과 같은 그밖 특정 합병증과 연관될 수 있습니다. GERD는 성인 인구의 약 20%에 영향을 미치며, 주로 경제적 지위가 높은 국가에서1.
병리학적 역류(6% 이상의 산 노출 시간%)의 외래 pH 모니터링을 통해 증상과 산성 또는 비산성 위식도 역류 2,3사이의 관계를 구별할 수 있습니다. PPI (양성자 펌프 억제제) 치료에 반응하지 않는 환자에서, pH 모니터링은 병리학적인 위식도 역류인지 여부와 환자가 표준 PPI 치료에 반응하지 않는 이유에 대해 대답 할 수 있습니다. 다양한 pH 및 임피던스 모니터링 옵션이 현재 제공됩니다. 새로운 가능성 중 하나는 이식형 장치를 사용하는 무선 모니터링4,5입니다.
GERD는 식도 기형 기종 중에 나타난 수축이 병리학적이지 않지만 장기 GERD에서 감소된 진폭을 갖는 하부 식도 괄약근(LES) 장애와 관련이 있습니다. LES는 매끄러운 근육으로 구성되며 근생 및 신경 유발 요인으로 인한 강장제 수축을 유지합니다. 그것은 신경 전달 물질로 산화 질소를 관련 시키는 질 매개 억제 로 인해 이완 6.
2쌍의 전극을 가진 전기 자극은 개 역류 모델7에서 LES의 수축 시간을 증가시키는 것으로 입증되었다7. 삼키는 동안 잔류 압력을 포함하는 LES의 이완은 저주파 자극 모두에 의해 영향을 받지 않았다. 고주파 자극은 전력이 적고 배터리 수명을 연장하기 때문에 확실한 선택입니다.
하부 식도 괄약근의 전기 자극 치료 (ET)는 GERD를 가진 환자의 치료에 상대적으로 새로운 개념이지만, 이 치료는 안전하고 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 형태의 치료는 PPI 처리의 필요성을 제거하고 식도산 노출을 감소시키면서 GERD의 증상으로부터 중요하고 지속적인 완화를 제공하는 것으로 나타났습니다8,9,10.
GERD의 진단을 위한 현재 최첨단 pH 센서는 Bravo 장치11,12입니다. 추정부 인 1.7 cm3에서, 시각적 내시경 피드백의 유무에 관계없이 식도에 직접 이식할 수 있으며 식도에서 pH의 24 시간 이상 모니터링을 제공합니다.
전기 자극 요법이 표준 요법8,13에 반응하지 않는 GERD를 치료하기위한 가장 유망한 대안 중 하나라는 점을 고려하면 pH 센서에서 신경 자극기까지 데이터를 제공하는 것이 합리적입니다. 최근 연구는 신경 자극의 사이트에 상주할 단단한 올인원 이식형 장치로 이끌어 낼 이 필드에 있는 미래 발달에 명확한 경로를 보여줍니다14,15. 이를 위해 ISFET(이온에 민감한 현장 효과 트랜지스터)는 소형 특성, 기준 전극(이 경우 금)의 온칩 통합 가능성, 감도가 충분히 높기 때문에 최고의 유형의 센서 중 하나입니다. 실리콘에서 ISFET는 표준 MOSFET (금속 산화물 반도체 필드 효과 트랜지스터)의 구조를 유사합니다. 그러나 일반적으로 전기 단자에 연결된 게이트는 주변 환경과 직접 접촉하여 활성 물질의 층으로 대체됩니다. pH 에 민감한 ISFET의 경우, 이 층은 실리콘 진골(Si3N4)16에 의해 형성된다.
내시경 이식형 장치의 주요 단점은 배터리 크기의 내재된 제한이며, 이는 이러한 장치의 수명이 감소하거나 제조업체가 낮은 에너지 비용으로 필요한 효과를 제공하는 고급 알고리즘을 개발하도록 동기를 부여할 수 있습니다. 이러한 알고리즘의 예 중 하나는 GERD의 주문형 신경 자극 요법을 위한 폐쇄 루프 시스템일 것입니다. 연속 포도당 계측기(CGM) + 인슐린 펌프 시스템17과 유사하게, 이러한 시스템은 식도 pH 센서 또는 다른 센서를 사용하여 신경 자극 장치와 함께 하부 식도 괄약근의 현재 압력을 감지합니다.
신경 자극 치료에 대한 반응과 신경 자극 패턴에 대한 요구 사항은 개별13일 수 있다. 따라서, 기능 장애의 진단 및 특성화에 사용될 수 있는 독립적인 센서를 개발하거나 환자의 개별적인 요구 사항에 따라 신경 자극 시스템을 교정하는 데 적극적으로 참여하는 것이 중요하다18. 이러한 센서는 기관의 정상적인 기능에 영향을 미치지 않도록 가능한 한 작아야 합니다.
이 원고는 진폭 시프트 키잉(ASK) 송신기와 작은 설치 공간 패시브 레텐나 기반 수신기를 갖춘 ISFET 기반 pH 센서의 설계 및 제조 방법을 설명합니다. 용액의 간단한 아키텍처에 기초하여, pH 데이터는 외부 수신기 또는 이식형 신경 자극기조차도 상당한 부피 또는 전력 위약금 없이 수신될 수 있다. ASK 변조는 수신된 RF 신호 전력(종종 "수신된 신호 강도"이라고도 함)을 감지할 수 있는 패시브 리시버의 특성 때문에 선택됩니다. 보충 재료로 내장된 회로도 다이어그램은 장치의 구성을 보여줍니다. 2.0-3.0 V(충전 상태에 따라) 사이의 전압을 제공하는 두 개의 AG1 알칼리성 배터리에서 직접 전원을 공급합니다. 배터리는 ADC(아날로그-디지털 컨버터), DAC(디지털-아날로그 컨버터), 내부 작동 증폭기 및 FVR(고정 전압 기준) 주변 장치를 사용하여 ISFET pH 센서를 편향시키는 내부 마이크로 컨트롤러에 전력을 공급합니다. 결과 "게이트" 전압(금 기준 전극)은 주변 환경의 pH에 비례합니다. 안정적인 아이즈 전류는 로우 사이드 R2 감지 저항기에서 제공됩니다. ISFET 센서의 소스는 작동 증폭기의 비반전 입력에 연결되며, 반전 입력은 960mV로 설정된 DAC 모듈의 출력 전압에 연결됩니다. 작동 증폭기의 출력은 ISFET의 드레인 핀에 연결됩니다. 이 작동 증폭기는 R2 저항기의 전압 차가 항상 960 mV되도록 배수 전압을 조절합니다. 따라서, 29 μA의 일정한 바이어스 전류는 ISFET(정상 작동 시)를 통해 흐른다. 게이트 전압은 ADC로 측정됩니다. 그런 다음 마이크로 컨트롤러는 GPIO(범용 입력/출력) 핀 중 하나를 통해 RF 송신기에 전력을 공급하고 시퀀스를 전송합니다. RF 송신기 회로에는 출력과 일치하는 결정 및 일치하는 네트워크가 포함되며 50 Ω 임피던스.
여기에서 입증된 실험을 위해, 표준화된 플라스틱 모델에 장착된 식도의 긴 부분을 가진 돼지 위를 사용했습니다. 이것은 ESD (내시경 부막), 시 (구강 내시경 심근), 내시경 점막 절제술 (EMR), hemostasis 등과 같은 내시경 기술을 연습하는 데 일반적으로 사용되는 모델입니다. 인간 장기에 접근하는 가장 가까운 가능한 해부학 적 매개 변수에 대해, 우리는 40-50kg의 돼지의 위와 식도를 사용했습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AG1 battery</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>SR621SW</td>
			<td>Two batteries per one implant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Battery holder</td>
			<td>MYOUNG</td>
			<td>MY-521-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper enamel wire for the antenna</td>
			<td>pro-POWER</td>
			<td>QSE Wire - 0.15 mm diameter, 38 SWG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy for encapsulation</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>EA M-31 CL</td>
			<td>Two-part medical-grade ISO10993 compliant epoxy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEP cable for pH sensor</td>
			<td>Molex / Temp-Flex</td>
			<td>100057-0273</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flux cleaner</td>
			<td>Shesto</td>
			<td>UTFLLU05</td>
			<td>Prepare 5% solution in deionized water for cleaning by sonication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostatic clip</td>
			<td>Boston Scientific</td>
			<td>Resolution</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot air gun + soldering iron</td>
			<td>W.E.P.</td>
			<td>Model 706</td>
			<td>Any soldering iron capable of soldering with tin and hot-air gun capable of maintaining 260 &#176;C can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Impedance matching software</td>
			<td>Iowa Hills Software</td>
			<td>Smith Chart</td>
			<td>Can be downloaded from http://www.iowahills.com/9SmithChartPage.html - alternatively, any RF design software supports calculation of impedance matching components</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ISFET pH sensor on a PCB</td>
			<td>WinSense</td>
			<td>WIPS</td>
			<td>Order a model pre-mounted on a PCB with on-chip gold reference electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory pH meter</td>
			<td>Hanna Instruments</td>
			<td>HI2210-02</td>
			<td>Used with HI1131B glass probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcontorller programmer</td>
			<td>Microchip</td>
			<td>PICkit 3</td>
			<td>Other PIC16 compatible programmers can be also used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pig stomach with esophagus</td>
			<td>Local pig farm</td>
			<td>Obtained from approx. 40&#8211;50 kg pig</td>
			<td>It is important that the stomach includes a full length of the esophagus.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed circuit board - receiver</td>
			<td>Choose preferred PCB supplier</td>
			<td>According to pcb2.zip data</td>
			<td>One layer, 0.8 mm thickness, FR4, no mask</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed circuit board - sensor</td>
			<td>Choose preferred PCB supplier</td>
			<td>According to pcb1.zip data</td>
			<td>Two-layer with PTH, 0.6 mm thickness, FR4, 2x mask</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Receiver - 0R</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>CRCW04020000Z0EDC</td>
			<td>See Figure 12 and Figure 13 for placement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Receiver - 1.5 pF</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM0225C1C1R5CA03L</td>
			<td>See Figure 12 and Figure 13 for placement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Receiver - 100 pF</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM0225C1E101JA02L</td>
			<td>See Figure 12 and Figure 13 for placement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Receiver - 33 nH</td>
			<td>Pulse Electronics</td>
			<td>PE-0402CL330JTT</td>
			<td>See Figure 12 and Figure13 for placement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Receiver - RF schottky diodes</td>
			<td>MACOM</td>
			<td>MA4E2200B1-287T</td>
			<td>See Figure 12 and Figure 13 for placement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Receiver - SMA antenna</td>
			<td>LPRS</td>
			<td>ANT-433MS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Receiver - SMA connector</td>
			<td>Linx Technologies</td>
			<td>CONSMA001</td>
			<td>See Figure 12 and Figure 13 for placement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C1</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM0225C1H8R0DA03L</td>
			<td>8 pF 0402 capacitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C2</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM0225C1H8R0DA03L</td>
			<td>8 pF 0402 capacitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C3</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GCM155R71H102KA37D</td>
			<td>1 nF 0402 capacitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C4</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM0225C1H1R8BA03L</td>
			<td>1.8 pF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C5</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>CRCW04020000Z0EDC</td>
			<td>Place 0R 0402 resistor or use to match the antenna</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C6</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM155C81C105KE11J</td>
			<td>1 uF 0402 capacitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C7</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM155C81C105KE11J</td>
			<td>1 uF 0402 capacitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - C8</td>
			<td>Murata</td>
			<td>GRM022R61A104ME01L</td>
			<td>100 nF 0402 capacitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - IC1</td>
			<td>Microchip</td>
			<td>MICRF113YM6-TR</td>
			<td>MICRF113 RF transmitter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - IC2</td>
			<td>Microchip</td>
			<td>PIC16LF1704-I/ML</td>
			<td>PIC16LF1704 low-power microcontroller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - R1</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>CRCW040210K0FKEDC</td>
			<td>10 kOhm 0402 resistor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - R2</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>CRCW040233K0FKEDC</td>
			<td>33 kOhm 0402 resistor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - R3</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>CRCW04021K00FKEDC</td>
			<td>1 kOhm 0402 resistor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - R5</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>CRCW040210K0FKEDC</td>
			<td>10 kOhm 0402 resistor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor - X1</td>
			<td>ABRACON</td>
			<td>ABM8W-13.4916MHZ-8-J2Z-T3</td>
			<td>3.2 x 2.5 mm 13.4916 MHz 8 pF crystal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium wire</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>GF36846434</td>
			<td>0.125 mm titanium wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vector network analyzer</td>
			<td>mini RADIO SOLUTIONS</td>
			<td>miniVNA Tiny</td>
			<td>Other vector network analyzers can be used - the required operation frequency is 300&#8211;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</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction of a wireless-enabled endoscopically implantable sensor for ph monitoring with zero-bias schottky diode-based receiver

병리학적 역류의 외래 pH 모니터링은 식도의 증상과 노출 사이의 관계를 산성 또는 비산성 역류에 관찰할 수 있는 기회입니다. 이 백서는 소형 무선 지원 pH 센서의 개발, 제조 및 이식 방법을 설명합니다. 이 센서는 단일 혈전 클립으로 내시경 이식되도록 설계되었습니다. 제로 바이어스 쇼트키 다이오드를 기반으로 한 완전히 패시브 레텐나 기반 수신기도 구성 및 테스트됩니다. 장치를 구성하기 위해 2층 인쇄 회로 기판과 기성 부품이 사용되었습니다. 통합 아날로그 주변 장치가 있는 소형 마이크로 컨트롤러는 이온에 민감한 현장 효과 트랜지스터(ISFET) 센서의 아날로그 프런트 엔드로 사용되며 진폭 시프트 키잉 송신기 칩으로 전송되는 디지털 신호를 생성합니다. 이 장치는 두 개의 기본 알칼리성 셀에 의해 구동됩니다. 이식형 장치는 총 0.6cm3의 부피와 1.2 그램의 무게를 가지며, 그 성능은 전 생체 모델 (돼지 식도와 위)에서 확인되었습니다. 다음으로, 외부 수신기 또는 이식형 신경 자극기에 쉽게 통합될 수 있는 작은 발자국 패시브 레텐나 기반 수신기는 근접(20cm)에 있을 때 임플란트로부터 RF 신호를 수신하는 것으로 입증되었다. 센서의 작은 크기는 식도의 최소한의 방해와 지속적인 pH 모니터링을 제공합니다. 센서는 비강 카테터를 삽입할 필요 없이 24/96 h 식도 pH 모니터링을 위한 일상적인 임상 실습에서 사용될 수 있었습니다. 수신기의 "제로 파워" 특성은 소형 하부 식도 괄약근 신경 자극 장치의 자동 생체 내 교정을 위한 센서를 사용할 수 있게 해줍니다. 능동적인 센서 기반 제어를 통해 고급 알고리즘을 개발하여 사용된 에너지를 최소화하여 바람직한 임상 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 알고리즘의 예 중 하나는 위식도 역류 질환 (GERD)의 온디맨드 신경 자극 요법을위한 폐쇄 루프 시스템일 것입니다.

도 8에 도시된 바와 같이 pH 값의 자율 pH 감지 및 무선 전송이 가능한 장치가 성공적으로 시공되었다. 생성 된 장치는 소형 모델입니다. 무게는 1.2g이며 부피가 0.6cm3입니다. 대략적인 치수는 18mm x 8.5mm x 4.5mm입니다. 도 15, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 단일 혈전 성 클립으로 하부 식?...

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Construction of a Wireless-Enabled Endoscopically Implantable Sensor for pH Monitoring with Zero-Bias Schottky Diode-based Receiver

원고는 ASK 변조 된 무선 출력이있는 소형 이식형 pH 센서와 제로 바이어스 쇼트키 다이오드를 기반으로 한 완전히 패시브 수신기 회로를 제공합니다. 이 용액은 생체 내 교정 된 전기 자극 치료 장치의 개발및 외래 pH 모니터링의 기초로 사용될 수 있습니다.

제로 바이어스 쇼트키 다이오드 기반 수신기를 사용하여 pH 모니터링을 위한 무선 지원 내시경 이식형 센서 구축

Ambulatory pH monitoring of pathological reflux is an opportunity to observe the relationship between symptoms and exposure of the esophagus to acidic or ...

이 프로토콜은 데이터를 완전히 수동 수신기로 전송하는 무선 이식형 pH 센서의 제조를 보여 주므로 한 이식형 장치에서 다른 장치로 데이터를 매우 효율적으로 전달할 수 있습니다. 센서는 수작업으로, 일반적으로 사용 가능한 기술로 제조할 수 있습니다. 다음으로, 데이터 전송 방법은 상이한 이식형 장치의 개발에 직접 재사용될 수 있다.모든 단계마다 무선 pH 센서를 철저히 검사하는 것이 중요합니다. 제조에 사용되는 구성 요소는 매우 작고 제조 중에 단락 또는 잘못된 배치가 발생할 수 있습니다. 우선, ISFET pH 센서를 평평한 표면에 PCB에 장착하고 플루오라이트 에틸렌 프로필렌 코팅 케이블의 15mm 부분을 플루스로 염료와 PCB를 오염하지 않고 pH 센서의 납땜 전극에 납땜한다.납땜 전극을 캡슐화하기 위해 2부 에폭시의 최소 2밀리리터를 혼합한 다음 나중에 검사하기 위해 검은 불투명 에폭시를 사용하십시오. 불투명 한 에폭시없이 환경에 노출 센서 부품의 쉬운 가시성을 관찰할 수 있습니다. 혼합 에폭시를 0.5mm 플랫 엔드 바늘로 1 밀리리터 주사기로 옮기고 pH 센서의 납땜 영역을 에폭시로 코팅하여 PCB 전극과 노출된 와이어의 전체 영역을 코팅합니다.코팅되지 않은 노출된 금속 부품에 대한 현미경으로 코팅 된 영역을 검사합니다. 코팅되지 않은 금속의 코팅 과정을 반복한 후 와이어를 길이와 각도로 다듬은 다음 끝을 납땜으로 코팅하여 마모를 방지합니다. PCB를 측면 업 위치에 부품으로 넣은 후 노출된 모든 금 도금 패드에 솔더 페이스트를 적용합니다.다음으로 핀셋을 사용하여 수동 및 활성 구성 요소를 배치합니다. 실온으로 납땜 및 냉각 후 현미경으로 PCB를 검사하여 부품과 반바지의 배치를 확인합니다. 마이크로 컨트롤러에 펌웨어를 프로그래밍하고 텍스트에 설명된 대로 프로그래밍 소프트웨어를 설정합니다.다음으로 프로그래머가 약 2.5볼트의 전압으로 장치에 전원을 공급하도록 설정합니다. 그런 다음 프로그래밍 후 5개의 와이어를 탈솔게합니다. PCB의 반대 부분에 두 개의 배터리 홀더를 납땜.그런 다음 pH 센서 어셈블리를 PCB의 단자에 납땜한 다음 배터리 홀더에 두 개의 AG1 배터리를 삽입합니다. 에폭시를 준비한 후, 이전에 설명한 대로 에폭시로 장치를 캡슐화한다. 실온에서 에폭시를 치료하십시오.빠른 경화 에폭시 한 방울로 장치에 와이어 후크를 부착합니다. 실온에서 경화한 후 pH 센서는 이식형 장치의 왼쪽 하단에 위치할 수 있습니다. 납땜 총을 사용하여 부품을 납땜.rectenna 수신기를 다시 제조하거나 수신기 일치없이 진행하려면 여기에 제공된 구성 요소의 값을 사용하고 다음 단계에서 S11 Smith 차트의 기록을 건너뜁니다. 그렇지 않으면 SMA 커넥터를 PCB로 솔더합니다. 벡터 네트워크 분석기 입력을 SMA 커넥터에 연결합니다.레텐나의 S11 스미스 차트를 기록합니다. 응답을 관찰하고 임피던스를 기록합니다. 임피던스 일치 계산기 소프트웨어를 사용하여 일치하는 구성 요소의 값을 결정합니다.임피던스 매칭 구성 요소를 납땜하고 단락 및 부품 배치를 위한 현미경으로 검사합니다. 스펙트럼 분석기로 다시 측정한 후, 전압 서파 비율이 300~500메가헤르츠 사이에 3미만이 있는지 확인합니다. 그렇지 않으면 서로 다른 일치하는 구성 요소로 반복합니다.장치가 배터리 삽입 후 24시간 후에 활성화된 후 오실로스코프에 표시된 신호를 관찰하여 센서의 출력을 검사합니다. pH 4, pH 7 및 pH 10의 2% 염산 용액 및 100 밀리몰러 완충액을 준비합니다. 모든 비커에 캡슐을 잠그고 적어도 세 개의 샘플을 기록합니다.두 번째 펄스와 세 번째 펄스 사이의 기간을 측정합니다. 그리고 제공된 스프레드시트에 이를 채운 후 스프레드시트를 사용하여 pH 센서의 교정 계수를 결정한다. 위장의 생체 내시경 돼지 모델과 식도의 긴 세그먼트를 준비한 후, 혈전성 클립으로 외부로 센서를 잡습니다.모델에 표준 방식으로 클립에 센서와 내시경을 삽입합니다. 아래식도 괄약근에 가까운 센서로 클립을 배치한 후 식도 벽에 내시경을 회전시키고 클립을 열고 식도 벽을 향해 밀어 넣습니다. 클립을 닫고 놓습니다.센서가 원하는 위치에서 식도 벽에 부착된 상태로 유지되지만 내시경을 추출합니다. 이식된 센서의 10cm 이내에 수신기를 배치합니다. 다양한 pH 값을 사용하여 50밀리리터의 솔루션을 식도에 주입하고 센서의 반응 변화를 관찰합니다.모든 주입 후 내시경을 철회하고 주입 후 30 초 전에 값을 읽고 스프레드 시트를 사용하여 센서에 의해 측정 된 pH를 계산합니다. 다른 pH를 사용하여 솔루션을 주입하는 사이에 100 밀리리터의 탈이온 수로 식도를 씻으릅니다. 패시브 레텐나 수신기가 pH 감지 장치의 근접에 투입되었을 때, 장치가 전송될 때 명확한 전압 스파이크가 관찰되었다.처음 두 개의 짧은 펄스는 동기화 펄스였습니다. 두 번째와 세 번째 펄스 사이의 시간은 센서가 적용된 환경의 pH로 선형적으로 변환됩니다. pH 4 및 pH 10의 버퍼가 있는 간단한 2점 보정을 기반으로 센서는 안정적이고 반복 가능한 pH 값 판독값을 반환했습니다.솔루션 및 비커에서 테스트했을 때 오류의 평균 및 표준 편차는 0.25 및 0.30이었으며 ex vivo 모델에서는 0.31 및 0.36이었습니다. 활성 GSM 통화를 가진 휴대 전화 안테나의 효과는 20센티미터, 10센티미터 및 휴대 전화의 가장자리와 수신기 사이의 5 센티미터 거리에 대해 입증 된 바와 같이 센서에서 데이터를 수신하는 데 사소한 부정적인 영향을 미쳤습니다. 센서의 캡슐화는 이식 시 장치의 수명을 연장하기 위해 제대로 수행하고 검사해야 합니다.다음으로, 헤모티스트 클립의 올바른 배치가 중요합니다. 이 연구는 특히 수신기 관점에서 데이터를 전송하는 에너지 효율적인 방법을 만들어 이식형 장치의 무선 네트워크 개발을 위한 길을 열어줍니다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Interferometric 반사율 이미징 센서 (IRIS)를 채용 Biomolecular 감지

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

연구

생체공학

Monitoring Protein Adsorption with Solid-state Nanopores

고체 Nanopores와 모니터링 단백질 흡착

Solid-state nanopores have been used to perform measurements at the single-molecule level to examine the local structure and flexibility of nucleic acids ...

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

다중 Transdermal 전기 감지를위한 빈 Microneedle 기반 센서

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Mass Cytometry: Protocol for Daily Tuning and Running Cell Samples on a CyTOF Mass Cytometer

대량 세포 계측법 : CyTOF 질량 Cytometer에 매일 조정하고 실행 세포 샘플에 대한 프로토콜

In recent years, the rapid analysis of single cells has commonly been performed using flow cytometry and fluorescently-labeled antibodies. However, the ...

Tissue Engineering: Construction of a Multicellular 3D Scaffold for the Delivery of Layered Cell Sheets

조직 공학 : 계층화 된 세포 시트의 전달을위한 다세포 3D 비계 건설

Many tissues, such as the adult human hearts, are unable to adequately regenerate after damage.2,3 Strategies in tissue engineering propose innovations to ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

소설 보컬 폴드 생물 반응기의 구조 및 특성

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

용매를 이용한 지질 이중층 (SALB) 방법에 의해 생체막 제작

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Real Time Monitoring of Intracellular Bile Acid Dynamics Using a Genetically Encoded FRET-based Bile Acid Sensor

유전자 인코딩 FRET 기반 담즙 산성 센서를 사용하여 세포 내 담즙 산성 역학의 실시간 모니터링

F&#246;rster Resonance Energy Transfer (FRET) has become a powerful tool for monitoring protein folding, interaction and localization in single cells. ...

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

마이크로 캡슐화 애플리케이션을위한 추출 공장 기반 캡슐

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests

키네 성장 시험을위한 온도, 빛 및 pH 모니터링을 갖춘 벤치 규모의 조류 광합성 생물 반응기의 건설 및 설치

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic ...