emmm,刚吃完午饭,写篇文章娱乐一下。 感谢zub的账号,不然又得求爷爷告奶奶的到处下载这篇文章了。 非常的热乎 摘要: 记录来自胃肠道和肠神经系统的高质量电生理数据的能力有助于了解各种疾病并通过早期诊断改善医疗保健。 然而,这种测量仍然具有挑战性,因为必须通过手术植入电极或将其戴在皮肤上,这会导致信号质量和侵入性之间的权衡。 在这里,我们报告了一种用于胃电生理学的可摄取设备。这种非侵入式系统被称为通过可摄取、胃、不受束缚的跟踪 (MiGUT) 进行的多模态电生理学,由封装的电子设备和传感电极带组成,该电极带在递送后在胃中展开以与粘膜接触。 然后,该设备记录生物电位信号并将其无线传输到外部接收器。我们表明,该设备可以在大型动物模型中记录电信号(包括胃慢波、呼吸信号和心脏信号),并且可以监测自由移动和进食动物的慢波活动。 不确定是不是这个公司的东西 信号起源于胃肠道内部的深处,因此很难有效地捕捉胃肠道生物电位。在胃部,每分钟有 3-4 个周期的胃慢波,皮肤胃电图于 20 世纪初被发现,但由于信号通过腹部组织时会衰减,以及运动或肌电活动会产生伪影,因此并未得到广泛应用 。 通过开腹手术在浆膜上放置多电极阵列进行高分辨率映射,可获得高质量的记录,但这种技术具有侵入性,通常只能在麻醉下进行,而麻醉会改变胃电活动。 研究表明,胃粘膜记录的质量与浆膜记录相当,从而可以进行微创测量,但电极通常通过内窥镜固定以进行急性测量,或需要用鼻夹夹住的导线,导线通过食道传递到外部读取装置进行清醒记录。最近,使用伪影剔除算法,胃电信号处理取得了进展,但仍然需要能够记录来自整个胃肠道 ENS 的高质量电生理数据的设备,而不受受试者运动和舒适度的任何限制。 可摄入电子传感器提供了一种监测生理信号的非侵入性方法 。它们可以通过口服并测量相关信息,例如核心温度、压力、胃肠道代谢物和气体浓度。可摄入设备对胃肠道生物学的影响也最小,因为它们的放置不需要手术,也不会对胃肠道组织造成任何损害。 在本文中,报告了一种用于研究胃肠道电生理学的可摄入设备。 该系统被称为通过可摄入、胃部、不受束缚的追踪的多模式电生理学 (MiGUT),包含封装的电子设备和电池,以及以卷起配置存储的传感电极带。 先放卷起来的样子 就是这样的,示意图 然后在胃里面展开 展开的样子 实物 递送后,电极在胃中展开以接触粘膜: 就是这样 并且该设备记录生物电信号,随后将这些信号无线传输到几米外的外部接收器。 MiGUT 设备放置在胃中时,可以检测到近距离内重要器官的电活动。该设备可以记录高质量的生物电位信号,包括胃慢波、呼吸频率和心电图,以及与大型动物模型中的迁移肌电复合体相关的假定信号。还可以使用内窥镜夹将该设备暂时固定在胃粘膜上,以在多天内测量和无线传输进食、睡眠和活动期间的胃慢波信号。 接下来看看详细的设计,由一个电子模块和灵活的测量电极组成。 设计 电子结构图,一个ADC+MCU+RF 精彩的图就先放了 考虑到续航,可以看到不同采样率下的电池寿命 无线信号会被很多东西影响,这里展示在不同活动情况下的RSSI,图真的漂亮。 使用八通道、16 位模数转换器 (ADC) 测量生物电,并使用集成 915 MHz 收发器的微控制器将其无线传输到基站。 设备的电流消耗取决于采样频率,从而可以灵活地平衡实验长度和信号保真度。测量和低功耗睡眠模式之间的占空比(方法)使实验可以在数天内进行。 在自由活动的猪(97 公斤)中,使用距离设备约 1-4 米平板天线,发现外部 915 MHz 收发器可以在饱腹和多种行为期间可靠地接收来自 MiGUT 系统的 99% 以上的数据,功率约为 -70 dBm。 电子元件安装在一个 9 × 12 × 26 毫米的 3D 打印外壳中 该外壳的设计与 FDA 批准的产品(如胶囊内窥镜系统(例如,Medtronic PillCam,⌀ 11 × 26 毫米;⌀,直径)21 )相当,以方便未来的临床转化。 整个外壳主体和测量电极的开口用约 0.5 毫米的紫外线固化环氧树脂密封,覆盖所有开口,以确保电子环境免受胃环境的影响。3D 打印外壳、紫外线固化环氧树脂、聚酰胺电极带和金电极均从已知的生物相容性材料中选择。 就是看在肚子里面的环境会不会坏掉 体外测试表明,以这种方式密封的电子设备可以在 37 °C 的模拟胃液中保存(pH = 2,n = 4;方法)并进行无线通信至少 4 天。 外壳主体的机械测试表明,破坏外壳所需的力(~250 N cm −2)远高于胃产生的力(~4 N cm −2)25,表明该设备在胃中具有机械稳定性。 电子模块上的扁平柔性电缆连接器支持多种可与系统一起使用的柔性电极设计,例如使用柔性印刷电路板 (PCB) 制造方法制造的定制设计电极。 电极的样子 放大 专门开发了一种聚酰亚胺带(总厚度 75 µm,长度 25 cm),包含八个金记录电极和一个参考电极(双面,分别为⌀ 5 mm 和⌀ 8 mm),以跨越胃大弯并符合粘膜,便于胃部记录。 聚酰亚胺带的厚度选择是为了由于聚酰亚胺和铜的内置弹性,便于带状展开;使电极带能够承受食物进入胃部和消化时搅拌时产生的机械力,同时提供足够的灵活性以适应胃粘膜。双面电极确保电极能够与胃粘膜保持接触,而与带状方向无关。电极以卷状结构组装,并用水溶性粘合剂固定在圆形滚筒上。 一开始研究的时候是做了一个大小体积一样的设备模拟 可以看到是22年的,妈耶,一篇文章太苦了 用尼龙固定在上面,保证定位准确 内部使用X光来定位 这个应该就是由于胃部的扭曲导致的形变 a,在麻醉测量中,装置放置在靠近体体的地方,参考电极最靠近装置,电极与胃的大弧度-致,直到幽门窦。 b,在动态实验中,将装置夹在靠近胃体的地方,电极与胃的大曲率一致,直到基准电极所在的眼底。选择这种配置是为了使用夹子将参比电极固定在组织上。 固定在上面的内窥镜照片 通道 0、1 和 2 的电压与时间清除幽门,显示周期约为 500 秒的大波,推测与 MMC 活动有关。 有点像光谱图 灰色三角形表示通道 2 中的波 代表性单记录通道,采样率为 62.5 s −1,显示原始收集的数据,200 s (i),“慢波”频带从 0.01 到 0.25 Hz,200 s (ii),“呼吸”频带从 0.25 到 5 Hz,30 s (iii),“心电图尖峰”频带从 5+ Hz(iv)。 (iv),三阶巴特沃斯滤波器用于提取所有频带。 通过巴比妥类药物混合物对动物实施安乐死后通道中的电活动停止(输送时间用红色虚线表示)。 其实不知道为什么要安乐死。 由于安乐死后信号停止,评估上述各个频率窗口中的所有这些信号均来自生理学。在胃粘膜或浆膜电生理测量中,观察到的周期约为 500 秒的波形以前从未在文献中报道过。 将其归因于先前研究对胃慢波信号的关注以及随之而来的滤波使用,这将消除我们在 MiGUT 系统中观察到的如此低的“基线波动”。 哥,这段算了,我已经看不懂了。。。 怎么说明做的东西有用呢?做对比。 使用口服 MiGUT 系统、带有皮肤和浆膜电极以及远离胃的外部皮肤参考的 Shimmer3 商业系统和带有浆膜电极和内部腹部参考的另一个 Shimmer3同时记录的示意图。浆膜电极和腹部参考是在剖腹手术后放置的。 放这里 详细 看来这种公司还是有业务的 来自同时记录实验的数据显示皮肤、浆膜/C-REF 和两个代表性 MiGUT 通道之间的频率一致性。 浆膜/A-REF 记录没有产生胃慢波记录,显示了参考电极位置对于获得高质量信号的重要性。 这段我翻译不准: 原文在这里 一系列频率下对浆膜电极和 MiGUT 记录通道进行 FFT 比较,虚线表示慢波(黑色,每分钟 3.1 个周期)、呼吸(红色,每分钟 18 个周期)和心电图(绿色,每分钟 85 个周期)频率的主频率和高阶峰值。 代表性通道显示麻醉动物在注射阿奇霉素之前和之后的电活动(0.01–0.25 Hz 带通滤波器) (i),热图显示阿奇霉素注射前后慢波(0.01–0.25 Hz)、呼吸(0.25–5 Hz)和心电图(5+ Hz)频率窗口内信号功率的相对差异 (ii),相对差异是通过阿奇霉素注射前后 25 分钟窗口中的(初始功率 - 最终功率)/(初始功率)计算得出的。 MiGUT 可以实现与利用外部参考电极的手术放置浆膜电极相当的记录结果,支持了以前的文献,表明粘膜记录是获取胃慢波的可行策略 。 波形形状的差异可归因于粘膜和浆膜表面的电极放置位置以及电极的相对位置的变化。有趣的是,数据还显示了参考选择对于记录胃慢波的重要性,因为放置有内部参考的浆膜电极无法测量胃慢波,可能是由于腹腔内其他器官的噪音。 就是这样的细胞 最后,皮肤测量显示较小的峰值,可能是由于组织衰减,这与浆膜和粘膜记录的频率一致,强调所有方法都记录了由 Cajal 间质细胞起搏电位产生的胃慢波的相同基本现象,并验证了 MiGUT 设备的功能。 在自由活动的动物进食、走动和打盹活动期间,将 MiGUT 设备固定在猪胃内(0.01–0.25 Hz 带通滤波器),进行 3.5 小时的八通道记录。 显示的通道 7在进食、走动和睡眠期间的胃电活动代表性片段。 一些测量 这个图也漂亮 这是什么图来着 这个在补充部分 天线 接收天线 MCU,TMS,TCK ADC 电源网 阻抗匹配
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