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Buts du projet neufs de développer des microstimulators flexibles et injectables pour remettre le mouvement dans la paralysie

Les axones électroniques de projet : les microstimulators sans fil basés sur la rectification électronique des courants epidermically appliqués (eAXON, 2017-2022), financée par un unificateur européen de Conseil " Recherche " (ERC) que Grant a attribué à Antoni Ivorra, chef de l'organisme de recherche biomédical de l'électronique (BERG) du service des technologies informatiques d'informations et communication (DTIC) à UPF oriente principalement « se développent des microstimulators très minces, flexibles, injectables pour remettre le mouvement dans la paralysie », dit Ivorra, investigateur principal du projet.

Un objectif secondaire de ce projet est d'illustrer comment la conduction de volume (également connue sous le nom de couplage galvanique) peut être employée pour transférer le pouvoir sans fil aux implants électroniques.

La conduction de volume est considérée une alternative aux batteries ou au transfert sans fil de pouvoir basé sur le couplage inductif puisque ces méthodes de deux alimentations impliquent que les implants doivent être relativement grands pour faciliter les composantes requises pour obtenir l'énergie exigée pour le fonctionnement.

Un des paramètres principaux d'intérêt de savoir si une technologie a le potentiel de fournir des implants est de déterminer les implants maximum de pouvoir peut recevoir à l'aide de la méthode proposée.

Ainsi, l'objectif principal de l'étude publiée dans l'accès d'IEEE de tourillon est d'employer des équations pour déterminer le pouvoir maximum qu'un implant peut recevoir au moyen de conduction de volume quand les courants appliqués sont sûrs selon les normes de sécurité électriques. Ses auteurs sont Marc Tudela, Laura Becerra-Fajardo, Aracelys García-Moreno, Jésus Minguillon et Antoni Ivorra.

Aujourd'hui, l'élément principal qui gêne le développement des implants d'une façon minimum invasifs est la voie qu'ils obtiennent le pouvoir. À cet égard, nous croyons que la conduction de volume a le potentiel de résoudre ce problème. La conduction de volume nous permet de développer les dispositifs filetage filetage qui peuvent être implantés par l'injection. »

Marc Tudela, auteur d'étude, Universitat Pompeu Fabra - Barcelone

Transfert sans fil de pouvoir (WPT)

La méthode de transfert d'énergie sans fil par l'intermédiaire de la conduction de volume se compose employer les propres tissus du fuselage comme glissière pour transférer le courant électrique.

Utilisant un système externe, des courants électriques sont fournis par le corps humain et ces courants traversent des tissus et une petite quantité est retirée par les implants.

C'est comment les implants obtiennent l'énergie nécessaire pour le fonctionnement. L'aspect novateur de l'approche des auteurs est la forme filetage filetage des implants, qui leur permet d'être injectés sans chirurgie, et de l'utilisation des courants à haute fréquence (> 5 mhz) appliqués dans les paquets d'impulsions, les rendant complet inoffensifs et imperceptibles.

Pour produire le pouvoir aux implants dans la région des milliwatts, les auteurs proposent d'appliquer des courants avec des importances de la commande de quelques ampères pour lesquels le système externe doit produire des tensions de autour de quelques cents volts.

Ces grandeurs seraient les plus nuisibles s'il elles correspondait aux courants alternatifs d'une fréquence comme cela du réseau (50 hertz).

Ceci évite complet d'employer de plus hautes fréquences. Particulièrement, les auteurs proposent l'utilisation des courants alternatifs avec une fréquence de plus grand que 5 mhz.

Les auteurs de l'étude publiée dans l'accès d'IEEE ont obtenu les modèles mathématiques qui leur ont permis de déterminer le pouvoir local maximum qui peut être obtenu par un implant utilisant la conduction de volume selon la taille de l'implant, de sa charge électronique et des propriétés du tissu où elle sera mise.

En conclusion, ils ont validé ces modèles in vitro utilisant une solution saline qui simule les propriétés électriques du tissu humain et a obtenu une bonne corrélation entre les résultats expérimentaux et analytiques.

Dispositifs qui peuvent être facilement implantés par l'injection

Ainsi, les résultats d'étude prouvent qu'en appliquant les courants électriques à haute fréquence dans un paquet d'impulsions - inoffensif pour le corps humain et que le rassemblement les normes de sécurité internationales principales peut fournir des pouvoirs de plus grand que 1 mW dans très mince (partie moins de 1 millimètre), court (< 15 millimètres) implante. Ces dispositifs peuvent être facilement implantés suivant une procédure de manière percutanée assimilée à une injection.

Un « autre résultat intéressant que nous avons obtenu est que l'application des courants électriques à haute fréquence sous forme de paquets d'impulsions, plutôt que continuement, active maximiser le pouvoir obtenu dans les implants », Tudela commente. Et le chercheur ajoute, « nos résultats indiquent qu'un implant avec une partie de seulement un mm et d'une longueur d'environ un centimètre pourrait obtenir 100 fois le pouvoir actuel exigé par un stimulateur. »

Source:
Journal reference:

Tudela-Pi, M., et al. (2020) Power Transfer by Volume Conduction: In Vitro Validated Analytical Models Predict DC Powers Above 1 mW in Injectable Implants. Access. doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2975597.