Die Anwendung der Hochfrequenz-niedrig-energetische Stimulation kann die Symptome der Magen Dysmotility lindern. In dieser Studie wird eine Miniatur, endoskopisch implantierbare und drahtlos wiederaufladbare Gerät, das in eine submucosal Tasche implantiert wird vorgestellt. Während eines Experiments auf lebendes Schwein wurden erfolgreich sowohl-Wege-Kommunikation und Stimulation Kontrolle erreicht.
Magen-Dysmotility kann ein Zeichen von Volkskrankheiten wie langjährigen Diabetes Mellitus sein. Es ist bekannt, dass die Anwendung der Hochfrequenz-niedrig-energetische Stimulation wirksam moderieren und lindern die Symptome der Magen Dysmotility helfen kann. Das Ziel der Forschung war die Entwicklung einer Miniatur, endoskopisch implantierbares Gerät eine submucosal atemhöhle. Das implantierbare Gerät ist ein vollständig maßgeschneiderte elektronische Paket, das speziell zum Zweck der Experimente in der Submukosa. Das Gerät ist mit einem Lithium-Ionen-Akku ausgestattet die drahtlos aufgeladen werden kann, durch den Empfang ein Vorfall Magnetfeld vom Coil geladen/übertragen. Die Uplink-Kommunikation wird in einer MedRadio Band mit 432 MHz erreicht. Das Gerät wurde in der submucosal Tasche ein live Hausschwein verwendet als in Vivo Modell, speziell in den Magen Antrum endoskopisch eingefügt. Das Experiment bestätigte, dass das gestaltete Gerät in der Submukosa implantiert werden kann und in der Lage, bidirektionale Kommunikation ist. Das Gerät kann bipolare Stimulation von Muskelgewebe führen.
Magen-Dysmotility können ein Zeichen für mehrere relativ weit verbreitete Krankheiten wie Gastroparese, zeichnet sich in der Regel durch einen chronischen Verlauf und erlegt eher schwere Auswirkungen auf die sozialen, beruflichen und physischen Zustand des Patienten. Die meisten Fälle von Gastroparese sind in der Regel Diabetiker oder idiopathischen Ursprungs und sind oft resistent gegen Medikamente verfügbar1. Patienten mit dieser Erkrankung betroffenen am häufigsten präsentieren mit Übelkeit und Erbrechen wiederholt. Basierend auf früheren Untersuchungen ist bekannt, dass die Anwendung von Hochfrequenz-niedrig-energetischen elektrische Stimulation helfen kann, effektiv moderieren und lindern die Symptome der Magen Dysmotility1,2.
Basierend auf früheren Studien, ist es erwiesen, dass Hochfrequenz-Magen-elektrischer Stimulation die Symptome und Magen-Entleerung3deutlich verbessern kann. Es hat auch gezeigt, dass die unteren Ösophagussphinkters Neurostimulator-Therapie ist sicher und wirksam für die Behandlung von gastroösophageale Refluxkrankheit (GERD), verringert die saure Exposition und täglich Protonen-Pumpen-Hemmer (PPI) Nutzung ohne Stimulation im Zusammenhang mit Nebenwirkungen4. Vor Studien am Menschen wurden erste Studien in Tiermodellen durchgeführt (Canine Modelle5). Basierend auf diesen Studien, verursacht elektrischer Stimulation des unteren Ösophagussphinkters (LES, 20 Hz, Pulsbreite von 3 ms) eine anhaltende Kontraktion der LES5. Ähnliche Effekte der hohen (20 Hz, Pulsbreite von 200 µs) und Niederfrequenz (6 Takte/min., Pulsbreite von 375 ms) elektrischer Stimulation auf LES in GERD-Patienten wurden untersucht. Hoch- und niederfrequente Stimulation waren effektiv6. Derzeit, stehen es jedoch nur zwei Neurostimulatoren für Magen- oder Speiseröhrenkrebs Stimulation auf dem Markt7,8. In diesen Geräten können chirurgisch, laparoskopisch oder einem Roboter die Elektroden implantiert werden. Das Gerät selbst wird subkutan implantiert. Dies erfordert Vollnarkose und haben ein sperriges Gerät ausgestattet, mit intramuskulären Katheter, die für die Stimulation des Magen- oder Speiseröhrenkrebs Muskelgewebes ermöglichen. Die Möglichkeit, mit einem drahtlos kommunizierender Gerät implantiert in den Magen submucosal Schicht würde also ein klarer Vorteil und Verbesserung der Komfort für den Patienten darstellen. Wie in den früheren Forschung9,10, wurde nachgewiesen, dass eine Implantation ein Miniatur-Neurostimulator in Submukosa möglich ist. Für die endoskopische submucosal Implantation verwenden wir eine Technik namens endoskopische submucosal Taschendiebstahl (ESP), basierend auf endoskopische submucosal Tunnel Dissektion10. Das Ziel dieser Forschung ist es, dieses Konzept ein implantierbarer Neurostimulator, vor allem im Bereich der Energieverwaltung (speziell die Wiederaufladung Funktechnologie), Übereinstimmung mit den jeweiligen Rechts- und Verwaltungsvorschriften für Wireless weiter zu verbessern Kommunikationsverbindungen in implantierbare Medizinprodukte und Möglichkeit der bipolaren Neurostimulation. Als nächstes präsentiert Microneurostimulator ist in der Lage, bidirektionale Kommunikation und die Stimulationsparameter können in Echtzeit geändert werden, sogar während das Gerät implantiert.
Diese Technik eignet sich für Teams mit einem therapeutischen endoskopiker in endoskopischen Taschendiebstahl oder Tunnel Sezierungen erlebt. Als nächstes eine Hardware- und embedded Software-Entwickler mit Erfahrung im Bau von hardwareprototypen mit Mikrocontrollern und Hochfrequenz-Schaltungen mit Surface-Mount-Technologie ist erforderlich. Für den Aufbau der Hardware-Prototypen, ist eine Labor, ausgestattet mit einem Reflow-Löten Station und Grundausstattung für elektrische Messungen (mindestens ein digital-Multimeter, Oszilloskop, ein Spektrumanalysator und PICkit3 Programmierer) erforderlich.
Das Design des implantierbaren Gerätes sollte in erster Linie auf die Gesamtgröße des Geräts, erreichbare Stimulation profile (Maximalspannung, Maximalstrom lieferbar, Länge der Impulse und Pulsfrequenz) konzentrieren. Wichtigste Einschränkung aus der Perspektive der Hardware ist die Größe und die Verfügbarkeit von geeigneten Komponenten. Um die Gesamtgröße zu minimieren, werden wegen ihrer kompakten Verpackung Surface-Mount-Komponenten bevorzugt. Die beste Lösung wäre, nackten Chip integrieren auf dem Subst…
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessenkonflikte.
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 |