Anvendelsen av høyfrekvente lav-energiske stimulering kan lindre symptomene på mage dysmotility. I denne forskningen vises en miniatyr, vanndampsteri implanterbare og trådløst oppladbare enhet som er implantert i en submucosal lomme. Vellykket toveis kommunikasjon og stimulering kontroll ble oppnådd under et eksperiment på live gris.
Mage dysmotility kan være et tegn på vanlige sykdommer som langvarig diabetes mellitus. Det er kjent at anvendelsen av høyfrekvente lav-energiske stimulering kan bidra effektivt moderat og lindre symptomene på mage dysmotility. Målet med forskningen var utviklingen av en miniatyr, vanndampsteri implanterbare enheten til en submucosal lomme. Implanterbare enheten er en fullt tilpasset elektronisk pakke som ble laget spesielt for eksperimenter i submucosa. Enheten er utstyrt med et litium-ion-batteri som kan lades trådløst ved å motta en hendelse magnetfelt fra lading/overføring spolen. Uplink kommunikasjon oppnås i MedRadio band på 432 MHz. Enheten ble vanndampsteri satt inn i en live innenlandske gris som en i vivo modell, spesielt i mage antrum submucosal lommen. Eksperimentet bekreftet at designet enheten kan bli implantert i submucosa og er i stand til toveis kommunikasjon. Enheten kan utføre bipolar stimulering av muskelvev.
Mage dysmotility kan være et tegn på flere relativt vanlige sykdommer som Gastroparese, som er vanligvis preget av en kronisk progresjon og pålegger heller alvorlige konsekvenser på sosiale, arbeidsrelaterte og fysiske status for pasienten. De fleste tilfeller av Gastroparese er vanligvis diabetiker eller idiopatisk opprinnelse og er ofte resistente mot tilgjengelig medisiner1. Pasienter plaget med denne tilstanden vanligvis presenterer med kvalme og gjentatt oppkast. Basert på tidligere forskning, er det kjent at anvendelsen av høyfrekvente lav-energiske elektrisk stimulering kan bidra effektivt moderat og lindre symptomene på mage dysmotility1,2.
Basert på tidligere studier, er det bevist at høyfrekvente mage elektrisk stimulering kan betydelig forbedre symptomer og mage tømmer3. Det har også vist at lavere esophageal sphincter neurostimulator terapi er sikre og effektive for behandling av gastroesophageal reflukssykdom (GERD), reduserer acid eksponering og eliminere daglig proton pumpe hemmere (PPT) behandling uten stimulering relatert bivirkninger4. Før menneskelige prøvelser, ble første studier utført i dyremodeller (hjørnetann modeller5). Basert på disse studiene, forårsaket elektrisk stimulering av lavere esophageal sphincter (LES, 20 Hz, pulsbredde på 3 ms) en langvarig sammentrekning av LES5. Tilsvarende effekter av høy (20 Hz, pulsbredde av 200 μs) og lavfrekvente (6 sykluser/min, pulsbredde på 375 ms) elektrisk stimulering på LES i GERD pasientene ble undersøkt. Både høy og lav frekvens stimulering var effektiv6. Men foreløpig, er det bare to neurostimulation enheter for mage eller esophageal stimulering tilgjengelig på markedet7,8. I disse enhetene, kan elektrodene bli implantert kirurgisk, laparoscopically eller robotically. Selve enheten er implantert subcutaneously. Dette krever generell anestesi og har en omfangsrik enhet montert, bruker intramuskulær katetre som tillater stimulering av mage eller esophageal muskelvev. Så, bruke en trådløs kommunikasjon enhet implantert i mage submucosal laget representere en klar fordel og forbedring i pasientens komfort. Som nevnt i tidligere forskning9,10, ble det bevist at en implantering av en miniatyr neurostimulator i submucosa er mulig. Endoskopisk submucosal implantation, bruker vi en teknikk som kalles endoskopisk submucosal senke (ESP), basert på endoskopisk submucosal tunnelen disseksjon10. Målet med denne forskningen er å forbedre dette begrepet en implanterbare neurostimulator, hovedsakelig i omfanget av strømstyring (spesielt trådløs opplading funksjonalitet), samsvar med aktuelle lover og forskrifter for trådløse kommunikasjonskoblinger i medisinsk implanterbare enheter og muligheten for bipolar neurostimulation. Deretter presentert microneurostimulator er dugelig av toveis kommunikasjon og stimulasjonsparameteret kan endres i sanntid, selv mens enheten er implantert.
Denne teknikken er egnet for grupper med en terapeutisk endoscopist opplevde i endoskopisk senke eller tunnel disseksjoner. Deretter en maskinvare og innebygd programvare designer med erfaring i bygge maskinvare prototyper med microcontrollers og radiofrekvens kretser med overflate mount teknologi er nødvendig. For å bygge prototypene maskinvare, kreves en lab utstyrt med en reflow lodding stasjon og grunnleggende utstyr for elektriske målinger (minst en digital multimeter, et oscilloskop, Spektralanalysator og PICkit3 programmerer).
Utformingen av implanterbare enheten bør primært fokusere på størrelsen på enheten, oppnåelig stimulering profiler (maksimal spenning, maksimal levering aktuell, belgfrukter og puls frekvens). Hovedbegrensningen fra maskinvare perspektivet er størrelsen og tilgjengeligheten av egnet komponenter. For å minimere størrelsen, er overflate mount komponentene foretrukket på grunn av deres kompakt innpakning. Den beste løsningen ville være å integrere nakne chip dør på underlaget. Men er dette begrenset av både …
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne erklærer at de har ingen konkurrerende økonomiske interesser.
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 |