स्वायत्त और recharge Microneurostimulator उपम्यूकोसा में प्रत्यारोपित Endoscopically
Summary
उच्च आवृत्ति कम ऊर्जावान उत्तेजना के आवेदन गैस्ट्रिक dysmotility के लक्षणों को कम कर सकते हैं । इस शोध में, एक लघु, endoscopically प्रत्यारोपित और wirelessly recharge डिवाइस जो एक सबम्यूकोसल जेब में प्रत्यारोपित किया जाता है प्रस्तुत की है । सफल दोनों तरह संचार और उत्तेजना नियंत्रण लाइव सुअर पर एक प्रयोग के दौरान हासिल किया गया ।
Abstract
गैस्ट्रिक dysmotility ऐसे पुराना मधुमेह के रूप में आम बीमारियों का संकेत हो सकता है । यह ज्ञात है कि उच्च आवृत्ति कम ऊर्जावान उत्तेजना के आवेदन को प्रभावी ढंग से उदारवादी और गैस्ट्रिक dysmotility के लक्षणों को कम करने में मदद कर सकते हैं । अनुसंधान का लक्ष्य एक सबम्यूकोसल जेब के लिए एक लघु, endoscopically प्रत्यारोपित उपकरण का विकास किया गया । प्रत्यारोपित उपकरण एक पूरी तरह से अनुकूलित इलेक्ट्रॉनिक पैकेज है जो विशेष रूप से उपम्यूकोसा में प्रयोगों के प्रयोजन के लिए बनाया गया था । डिवाइस एक लिथियम आयन बैटरी जो wirelessly चार्ज से एक घटना चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करने के द्वारा rechargeed किया जा सकता है के साथ सुसज्जित है/ अपलिंक संचार एक MedRadio बैंड में ४३२ मेगाहर्ट्ज में हासिल की है । डिवाइस एक जीवित घरेलू सुअर के सबम्यूकोसल पॉकेट में डाला endoscopically था vivo मॉडल में एक के रूप में इस्तेमाल किया, विशेष रूप से पेट कोटर में । प्रयोग की पुष्टि की है कि डिजाइन डिवाइस उपम्यूकोसा में प्रत्यारोपित किया जा सकता है और द्वि-दिशा संचार के लिए सक्षम है । डिवाइस मांसपेशियों के ऊतकों के द्विध्रुवी उत्तेजना प्रदर्शन कर सकते हैं ।
Introduction
गैस्ट्रिक dysmotility ऐसे gastroparesis के रूप में कई अपेक्षाकृत आम बीमारियों का संकेत हो सकता है, जो आम तौर पर एक पुरानी प्रगति की विशेषता है और सामाजिक, काम से संबंधित है बल्कि गंभीर परिणाम लगाता है, और रोगी की शारीरिक स्थिति । gastroparesis के अधिकांश मामलों आमतौर पर मधुमेह या मूल में अज्ञातहेतुक हैं और अक्सर उपलब्ध दवा के लिए प्रतिरोधी रहे हैं1. इस हालत के साथ पीड़ित रोगियों मतली और दोहराया उल्टी के साथ सबसे अधिक उपस्थित । पिछले अनुसंधान के आधार पर, यह ज्ञात है कि उच्च आवृत्ति कम ऊर्जावान विद्युत उत्तेजना के आवेदन को प्रभावी ढंग से उदारवादी और गैस्ट्रिक dysmotility1,2के लक्षणों को कम करने में मदद कर सकते हैं ।
पिछले अध्ययनों के आधार पर, यह साबित होता है कि उच्च आवृत्ति गैस्ट्रिक विद्युत उत्तेजना काफी लक्षण और3खाली गैस्ट्रिक सुधार कर सकते हैं । यह भी दिखाया गया है कि लोअर घेघा लुगदी neurostimulator चिकित्सा सुरक्षित और एसिडिटी भाटा रोग (गर्ड) के उपचार के लिए प्रभावी है, एसिड जोखिम को कम करने और दैनिक प्रोटॉन को नष्ट करने-पंप अवरोध करनेवाला (पीपीआई) उपयोग के बिना उत्तेजना संबंधित प्रतिकूल प्रभाव4. मानव परीक्षणों से पहले, पहले अध्ययन पशु मॉडल में प्रदर्शन किया गया (कुत्ते मॉडल5) । इन अध्ययनों के आधार पर, कम घेघा लुगदी की विद्युत उत्तेजना (लेस, 20 हर्ट्ज, 3 ms की नाड़ी चौड़ाई) les5के एक लंबे समय तक संकुचन का कारण बना. उच्च के समान प्रभाव (20 हर्ट्ज, २०० μs की नाड़ी चौड़ाई) और कम (6 चक्र/) आवृत्ति विद्युत उत्तेजना लेस पर गर्ड रोगियों में जांच की गई । दोनों उच्च और कम आवृत्ति उत्तेजना6प्रभावी थे । हालांकि, वर्तमान में, वहां केवल दो गैस्ट्रिक या घेघा बाजार7,8पर उपलब्ध उत्तेजना के लिए neurostimulation उपकरणों रहे हैं । उन उपकरणों में, इलेक्ट्रोड शल्य चिकित्सा, laparoscopically या रोबोटिक प्रत्यारोपित किया जा सकता है । डिवाइस खुद को प्रत्यारोपित है । यह सामान्य संज्ञाहरण की आवश्यकता है और गैस्ट्रिक या घेघा मांसपेशियों के ऊतकों की उत्तेजना के लिए अनुमति देते हैं, जो इंट्रामस्क्युलर कैथेटर का उपयोग कर एक भारी डिवाइस फिट है । तो, एक wirelessly संचार गैस्ट्रिक सबम्यूकोसल परत में प्रत्यारोपित डिवाइस का उपयोग करने का विकल्प एक निश्चित लाभ और रोगी आराम में सुधार का प्रतिनिधित्व करेंगे । के रूप में पिछले अनुसंधान9,10में कहा गया है, यह सिद्ध किया गया था कि एक लघु neurostimulator के आरोपण में एक प्रत्यारोपण संभव है । इंडोस्कोपिक सबम्यूकोसल आरोपण के लिए, हम इंडोस्कोपिक सबम्यूकोसल पॉकेटिंग (ESP), इंडोस्कोपिक सबम्यूकोसल सुरंग विच्छेदन10पर आधारित नामक एक तकनीक का उपयोग करें । इस अनुसंधान के लक्ष्य को आगे एक प्रत्यारोपित neurostimulator की इस अवधारणा में सुधार है, मुख्य रूप से बिजली प्रबंधन के दायरे में (विशेष रूप से वायरलेस क्षमता रिचार्जिंग), वायरलेस के लिए संबंधित कानूनों और विनियमों के अनुरूप चिकित्सा प्रत्यारोपण उपकरणों और द्विध्रुवी neurostimulation की संभावना में संचार लिंक । अगला, प्रस्तुत microneurostimulator द्वि-दिशा संचार करने में सक्षम है और उत्तेजना मापदंडों वास्तविक समय में बदला जा सकता है, यहां तक कि जबकि डिवाइस प्रत्यारोपित है ।
यह तकनीक इंडोस्कोपिक जेब या सुरंग विच्छेदन में अनुभवी एक चिकित्सीय एंडोस्कोपी के साथ टीमों के लिए उपयुक्त है । अगला, एक हार्डवेयर और सतह माउंट प्रौद्योगिकी का उपयोग कर microcontrollers और रेडियो फ्रीक्वेंसी सर्किट के साथ हार्डवेयर प्रोटोटाइप निर्माण में अनुभव के साथ एंबेडेड सॉफ्टवेयर डिजाइनर की जरूरत है । हार्डवेयर प्रोटोटाइप के निर्माण के लिए, एक फ्लोर टांका स्टेशन और बिजली के माप के लिए बुनियादी उपकरणों के साथ सुसज्जित एक प्रयोगशाला (एक डिजिटल मीटर, एक आस्टसीलस्कप, एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक और PICkit3 प्रोग्रामर) की आवश्यकता है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रत्यारोपण उपकरण के डिजाइन मुख्य रूप से डिवाइस के समग्र आकार पर ध्यान देना चाहिए, प्राप्त उत्तेजना प्रोफाइल (अधिकतम वोल्टेज, अधिकतम प्रसव वर्तमान, दालों और नाड़ी आवृत्ति की लंबाई). हार्डवेयर के नजरिए…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों की घोषणा है कि वे कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है ।
Materials
| EIA 0402 ceramic capacitor 1.8 pF | AVX | 04025U1R8BAT2A | 1 pc |
| EIA 0402 ceramic capacitor 100 nF | TDK | CGA2B3X7R1H104K050BB | 7 pcs |
| EIA 0402 ceramic capacitor 100 pF | Murata Electronics | GRM1555C1H101JA01D | 1 pc |
| EIA 0402 thick film resistor 10 kΩ | Vishay | CRCW040210K7FKED | 1 pc |
| EIA 0402 ceramic capacitor 10 nF | Murata Electronics | GRM155R71C103KA01D | 3 pcs |
| EIA 0402 ceramic capacitor 10 pF | Murata Electronics | GJM1555C1H100JB01D | 3 pc |
| EIA 0402 ceramic capacitor 12 pF | Murata Electronics | GJM1555C1H120JB01D | 2 pcs |
| EIA 0402 ceramic capacitor 18 pF | KEMET | C0402C180J3GACAUTO | 2 pcs |
| EIA 0402 resistor 1 mΩ | Vishay | MCS04020C1004FE000 | 2 pcs |
| EIA 0402 resistor 1 kΩ | Yageo | RC0402FR-071KL | 1 pc |
| EIA 0402 ceramic capacitor 1 nF | Murata Electronics | GRM1555C1H102JA01D | 3 pcs |
| EIA 0603 ceramic capacitor 2.2 uF | Murata Electronics | GCM188R70J225KE22D | 2 pcs |
| EIA 0402 resistor 220 kΩ | Vishay | CRCW0402220KJNED | 5 pcs |
| 0805 22 uH inductor | TDK | MLZ2012N220LT000 | 1 pc |
| EIA 0402 resistor 330 kΩ | Vishay | CRCW0402330KFKED | 1 pc |
| EIA 0603 ceramic capacitor 4.7 uF | TDK | C1608X6S1C475K080AC | 1 pc |
| EIA 0402 resistor 470 Ω | Vishay | RCG0402470RJNED | 1 pc |
| EIA 0402 resistor 470 kΩ | Vishay | CRCW0402470KJNED | 1 pc |
| EIA 0603 inductor 470 nH | Murata Electronics | LQW18ANR47G00D | 1 pc |
| EIA 0402 resistor 47 kΩ | Murata Electronics | CRCW040247K0JNED | 2 pcs |
| 27.0000 MHz crystal 5032 | AVX / Kyocera | KC5032A27.0000CMGE00 | 1 pc |
| EIA 0402 capacitor 6.8 pF | Murata Electronics | GJM1555C1H6R8CB01D | 1 pc |
| EIA 0402 inductor 82 nH | EPCOS / TDK | B82498F3471J | 1 pc |
| ABS05 32.768 kHz crystal | ABRACON | ABS05-32.768KHZ-T | 1 pc |
| CDBU00340-HF schottky diode | COMCHIP technology | CDBU00340-HF | 2 pcs |
| CG-320S Li-Ion pinpoint battery | Panasonic | CG-320S | 1 pc |
| HSMS282P schottky diode rectifier | Broadcom / Avago | HSMS-282P-TR1G | 1 pc |
| MAX8570 step-up converter | Maxim Integrated | MAX8570EUT+T | 1 pc |
| MICRF113 RF transmitter | Microchip Technology | MICRF113YM6-TR | 1 pc |
| 4.3 V Zener diode | ON Semiconductor | MM3Z4V3ST1G | 1 pc |
| OPA237 operational amplifier | Texas Instruments | OPA237N | 1 pc |
| PIC16LF1783 8-bit microcontroller | Microchip Technology | PIC16LF1783-I/ML | 1 pc |
| TPS70628 low-drop regulator | Texas Instruments | TPS70628DBVT | 1 pc |
| EIA 1206 thick film resistor 0 Ω | Yageo | RC1206JR-070RL | 2 pcs |
| EIA 0603 thick film resistor 0 Ω | Yageo | RC0603JR-070RL | 1 pc |
| EIA 0402 thick film resistor 100 kΩ | Yageo | RC0402FR-07100KL | 1 pc |
| EIA 0603 thick film resistor 100 kΩ | Yageo | RC0603FR-07100KL | 1 pc |
| EIA 0805 ceramic capacitor 100 nF | KEMET | C0805C104K5RAC7210 | 2 pcs |
| EIA 0402 thick film resistor 10 kΩ | Yageo | RC0402JR-0710KL | 1 pc |
| EIA 1206 ceramic capacitor 10 nF | Samsung | CL31B103KHFSW6E | 2 pcs |
| EIA 0402 thick film resistor 1 kΩ | Yageo | RC0402JR-071KL | 2 pcs |
| EIA 0402 thick film resistor 220 Ω | Yageo | RC0402JR-07220RL | 2 pcs |
| EIA 0402 ceramic capacitor 220 nF | TDK | C1005X5R1C224K050BB | 1 pc |
| EIA 1206 ceramic capacitor 22 nF | TDK | C3216X7R2J223K130AA | 2 pcs |
| SMC B tantalum capacitor 22 uF | AVX | TPSB226K010T0700 | 1 pc |
| EIA 0402 thick film resistor 27 Ω | Yageo | RC0402FR-0727RL | 2 pcs |
| EIA 1206 thick film resistor 3.3 Ω | Yageo | RC1206JR-073K3L | 3 pcs |
| SOT23 3.3V zener diode | ON Semiconductor | BZX84C3V3LT1G | 1 pc |
| SMC A tantalum capacitor 4.7uF | KEMET | T491A475M016AT | 2 pcs |
| EIA 0603 thick film resistor 470 Ω | Yageo | RC0603JR-07470RL | 2 pcs |
| EIA 1206 ceramic capacitor 470 nF | KEMET | C1206C471J5GACTU | 3 pcs |
| Electrolytic capacitor 470 uF | Panasonic | EEE-1CA471UP | 3 pcs |
| EIA 0402 ceramic capacitor 47 pF | AVX | 04025A470JAT2A | 2 pcs |
| 0603 GREEN LED | Lite-On Inc. | LTST-C191KGKT | 1 pc |
| 0603 RED LED | Lite-On Inc. | LTST-C191KRKT | 1 pc |
| 16 MHz CX3225 crystal | EPSON | FA-238 16.0000MB-C3 | 1 pc |
| 0805 ferrite bead | Wurth Electronics Inc. | 742792040 | 1 pc |
| IR2110SO FET driver | Infineon Technologies | IR2110SPBF | 1 pc |
| FT230XS USB to seriál converter | FTDI Ltd. | FT230XS-R | 1 pc |
| Mini USB connector | EDAC Inc. | 690-005-299-043 | 1 pc |
| PIC16F1783 8-bit microcontroller | Microchip Technology | PIC16F1783-I/ML | 1 pc |
| REG1117 3.3 V regulator SOT223 | Texas Instruments | REG1117-3.3/2K5 | 1 pc |
| Schottky SMB diode rectifier | STMicroelectronics | STPS3H100UF | 1 pc |
| SMB package TVS diode | Littelfuse Inc. | 1KSMBJ6V8 | 1 pc |
| IRLZ44NPBF N-channel MOSFET | Infineon Technologies | IRLZ44NPBF | 2 pcs |
| RTL2832U receiver dongle | EVOLVEO | Mars | 1 pc |
| PICkit 3 | Microchip Technology | PICkit 3 | 1 pc |
| Mini USB to USB A cable | OEM | Mini USB to USB-A | 1 pc |
| Printed circuit board, implantable device | — | Manufacture with the provided supplementary file | 1 pc |
| Printed circuit board, transmitter/receiver device | — | Manufacture with the provided supplementary file | 1 pc |
| Printed circuit board, implantable device | — | Manufacture with the provided supplementary file | 1 pc |
| AWG18 wire | Alpha Wire | 3055 BK001 | 2 m |
| AWG42 wire | Daburn Electronics | 2420/42 BK-100 | 1 m |
| Olympus GIFQ-160 | Olympus | N/A (part is obsoleted) | 1 pc |
| Single-use electrosurgical knife with knob-shaped tip and integrated jet function | Olympus | KD-655L | 1 pc |
| Single-use oval electrosurgical snare | Olympus | SD-210U-15 | 1 pc |
| 15.5 mm lens hood | FujiFilm | DH-28GR | 1 pc |
| Injection therapy needle catheter | Boston Scientific | 25G | 1 pc |
| Alligator law grasping forceps | Olympus | FG-6L-1 | 1 pc |
| Instant Mix 5 min epoxy | Loctite | N/A | 1 pc |
| Heat shrinkable tubing, inside diameter 9.5 mm | TE Connectivity | RNF-100-3/8-X-STK | 1 pc |
| ChipQuik solder paste | Chip Quik | SMD4300AX10 | 1 pc |
Riferimenti
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