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Il nuovo progetto mira a sviluppare i microstimulators flessibili e iniettabili per riparare il movimento nella paralisi

Gli assoni elettronici di progetto: i microstimulators wireless basati sulla rettifica elettronica delle correnti epidermically applicate (eAXON, 2017-2022), costituita un fondo per da un consolidatore europeo (ERC) Grant del consiglio della ricerca hanno assegnato ad Antoni Ivorra, capo del gruppo di ricerca biomedico di elettronica (BERG) del dipartimento di informazioni e le tecnologie di comunicazione (DTIC) a UPF principalmente tende “si sviluppano microstimulators molto sottili, flessibili, iniettabili per riparare il movimento nella paralisi„, dice Ivorra, ricercatore principale del progetto.

Uno scopo secondario di questo progetto è di illustrare come la conduzione del volume (anche conosciuta come l'accoppiamento galvanico) può essere usata per trasferire la potenza senza fili agli innesti elettronici.

La conduzione del volume è considerata un'alternativa alle batterie o al trasferimento wireless di potenza basato sull'accoppiamento induttivo poiché questi metodi di due offerte implicano che gli innesti debbano essere relativamente grandi accomodare le componenti state necessarie per ottenere l'energia richiesta per l'operazione.

Uno dei parametri principali di interesse sapere se una tecnologia ha il potenziale di fornire gli innesti è di determinare gli innesti massimi di potenza può ricevere usando il metodo proposto.

Quindi, l'obiettivo principale dello studio pubblicato nel giornale IEEE Access è di usare le equazioni per determinare la potenza che massima un innesto può ricevere per mezzo di conduzione del volume quando le correnti applicate sono sicure secondo le norme di sicurezza elettriche. I sui autori sono Marc Tudela, Laura Becerra-Fajardo, Aracelys García-Moreno, Gesù Minguillon ed Antoni Ivorra.

Oggi, l'elemento principale che ostacola lo sviluppo degli innesti come minimo dilaganti è il modo che ottengono la potenza. In questo senso, crediamo che la conduzione del volume abbia il potenziale di risolvere questo problema. La conduzione del volume permette che noi sviluppiamo le unità del tipo di thread che possono essere impiantate per iniezione.„

Marc Tudela, autore di studio, Universitat Pompeu Fabra - Barcellona

Trasferimento wireless di potenza (WPT)

Il metodo di trasferimento di energia wireless via la conduzione del volume consiste di usando i propri tessuti dell'organismo come canale per il trasferimento della corrente elettrica.

Facendo uso di un sistema esterno, le correnti elettriche sono consegnate attraverso il corpo umano e queste correnti attraversano i tessuti e una piccola quantità è ritirata dagli innesti.

Ciò è come gli innesti ottengono l'energia necessaria per funzionare. L'aspetto innovatore dell'approccio degli autori è il modulo del tipo di thread degli innesti, che li permette di essere iniettati senza chirurgia e dell'uso delle correnti ad alta frequenza (> 5 megahertz) applicate nei burst, rendente li completamente inoffensivi ed impercettibili.

Per produrre la potenza agli innesti nella regione di milliwatt, gli autori propongono di applicare le correnti con le grandezze dell'ordine di alcuni ampèri per cui il sistema esterno deve generare le tensioni intorno ad alcuni cento volt.

Queste grandezze sarebbero più nocive se essi corrispondesse alle correnti alternate di una frequenza come quella della griglia (50 hertz).

Ciò completamente evita usando le più alte frequenze. Specificamente, gli autori propongono l'uso delle correnti alternate con una frequenza di più maggior di 5 megahertz.

Gli autori dello studio pubblicato in IEEE Access hanno ottenuto i modelli matematici che li hanno permessi di determinare la potenza locale massima che può essere ottenuta da un innesto facendo uso della conduzione del volume secondo la dimensione dell'innesto, della sua tassa elettronica e dei beni del tessuto in cui sarà collocata.

Per concludere, hanno convalidato questi modelli in vitro facendo uso di una soluzione salina che simula i beni elettrici del tessuto umano ed ha ottenuto una buona correlazione fra i risultati sperimentali ed analitici.

Unità che possono essere impiantate facilmente per iniezione

Quindi, i risultati di studio indicano che applicando le correnti elettriche ad alta frequenza in un burst - inoffensivo per il corpo umano e che il raduno gli standard di sicurezza internazionali principali può rendere le potenze di più maggior di 1 Mw in molto sottile (sezione meno di 1 millimetro), breve (< 15 millimetri) impianta. Queste unità possono essere impiantate facilmente facendo uso di una procedura percutanea simile ad un'iniezione.

“Un altro risultato che interessante abbiamo ottenuto è che l'applicazione delle correnti elettriche ad alta frequenza sotto forma di burst, piuttosto che continuamente, permette a massimizzare la potenza ottenuta in innesti„, Tudela commenta. Ed il ricercatore aggiunge, “i nostri risultati indicano che un innesto con una sezione di soltanto un millimetro e di una lunghezza di circa un centimetro potrebbe ottenere a 100 volte la potenza corrente richiesta da uno stimolatore cardiaco.„

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.