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El nuevo proyecto apunta desarrollar los microstimulators flexibles, inyectables para restablecer el movimiento en parálisis

Los axones electrónicos del proyecto: los microstimulators inalámbricos basados en la rectificación electrónica de las corrientes epidermically aplicadas (eAXON, 2017-2022), financiada por un Consolidator europeo (ERC) Grant del Consejo de Investigación concedieron a Antonio Ivorra, jefe del grupo de investigación biomédico de la electrónica (BERG) del departamento de la información y las tecnologías de comunicación (DTIC) en UPF apuntan principalmente “se convierten los microstimulators muy finos, flexibles, inyectables para restablecer el movimiento en parálisis”, dicen Ivorra, investigador principal del proyecto.

Una meta secundaria de este proyecto es ilustrar cómo la conducción del volumen (también conocida como acoplamiento galvánico) se puede utilizar para transferir potencia inalámbrico a los implantes electrónicos.

La conducción del volumen se considera una opción a las baterías o a la transferencia inalámbrica de la potencia basada en el acoplamiento inductivo puesto que estos métodos de dos abastecimientos implican que los implantes deben ser relativamente grandes acomodar los componentes necesarios para obtener la energía requerida para la operación.

Uno de los parámetros principales del interés de saber si una tecnología tiene el potencial de suministrar los implantes es determinar los implantes máximos de la potencia puede recibir usando el método propuesto.

Así, el objetivo principal del estudio publicado en el acceso de IEEE del gorrón es utilizar ecuaciones para determinar la potencia máxima que un implante puede recibir mediante la conducción del volumen cuando las corrientes aplicadas son seguras según los patrones de seguro eléctricos. Sus autores son Marc Tudela, Laura Becerra-Fajardo, Aracelys García-Moreno, Jesús Minguillon y Antonio Ivorra.

Hoy, el elemento principal que obstaculiza el revelado de implantes como mínimo invasores es la manera que consiguen potencia. A este respecto, creemos que la conducción del volumen tiene el potencial de resolver este problema. La conducción del volumen permite que nos convirtamos rosca-como los dispositivos que se pueden implantar por inyección.”

Marc Tudela, autor del estudio, Universitat Pompeu Fabra - Barcelona

Transferencia inalámbrica de la potencia (WPT)

El método de transferencia de energía inalámbrica vía la conducción del volumen consiste en el usar de los propios tejidos de la carrocería como canal para transferir corriente eléctrica.

Usando un sistema externo, las corrientes eléctricas se entregan a través del cuerpo humano y estas corrientes atraviesan tejidos y una pequeña cantidad es drenada por los implantes.

Éste es cómo los implantes consiguen la energía necesaria para operar. El aspecto innovador de la aproximación de los autores es rosca-como la forma de los implantes, que permite que sean inyectados sin cirugía, y el uso de las corrientes de alta frecuencia (> 5 megaciclos) aplicadas en las explosiones, haciéndolas totalmente inofensivas e imperceptibles.

Para producir potencia a los implantes en la región de milivatios, los autores proponen el aplicar de corrientes con las magnitudes de la orden de algunos amperios para los cuales el sistema externo deba generar tensiones alrededor de unas centenas voltios.

Estas magnitudes serían las más dañinas si ellas correspondió a las corrientes alternas de una frecuencia como el de la rejilla (50 hertz).

Esto evita totalmente usar frecuencias más altas. Específicamente, los autores proponen el uso de corrientes alternas con una frecuencia de mayor de 5 megaciclos.

Los autores del estudio publicado en el acceso de IEEE obtuvieron los modelos matemáticos que permitieron que determinaran la potencia local máxima que se puede obtener por un implante usando la conducción del volumen según la talla del implante, de su carga electrónica y de las propiedades del tejido donde será puesta.

Finalmente, validaron estos modelos in vitro usando una solución salina que simula las propiedades eléctricas del tejido humano y obtuvo una buena correlación entre los resultados experimentales y analíticos.

Dispositivos que se pueden implantar fácilmente por inyección

Así, los resultados del estudio muestran que aplicando corrientes eléctricas de alta frecuencia en una explosión - inofensiva para el cuerpo humano y que la reunión los patrones de seguro internacionales principales puede rendir potencias de mayor de 1 mW en muy fino (sección menos de 1 milímetro), corta (< 15 milímetros) implantan. Estos dispositivos se pueden implantar fácilmente usando un procedimiento percutáneo similar a una inyección.

“Otro resultado interesante que hemos obtenido es que el uso de corrientes eléctricas de alta frecuencia bajo la forma de explosiones, bastante que contínuo, habilita la maximización de la potencia obtenida en los implantes”, Tudela comenta. Y el investigador agrega, “nuestros resultados indican que un implante con una sección de solamente un milímetro y de un largo de cerca de un centímetro podría conseguir 100 veces la potencia requerida actualmente por marcapasos.”

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.