Dahili Elektronik – Boşluğu Altınla Kapatmak

Için pazar implante edilebilir tıbbi cihazlar kronik rahatsızlıklardaki artış ve tüketici farkındalığının artmasıyla istikrarlı bir şekilde büyüyor. Hız, teknolojiyle ustaca destekleniyor Bu cihazların daha verimli, kullanışlı ve düşük maliyetli olmasına yardımcı olan gelişmeler. 

Rakamlar şunu gösteriyor: vücuda yerleştirilebilir tıbbi cihazlar pazarı 105.7'te 2023 milyar ABD dolarından 207.0'te 2033 milyar ABD dolarına çıkarak on yıl içinde dünya çapında neredeyse iki katına çıkacak. Bugün, bu alanda son zamanların en tanımlayıcı yeniliklerinden birini inceleyerek başlayacağız ve bu aynı zamanda gelişen uzayın da belirtisidir. Tıbbi fizyolojinin verimli elektroniklerle kesiştiği yer. 

Altın Nanoteller ve Yumuşak Elektrotlar Sinir Sistemine Bağlanmaya Hazır 

Linköping Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi vardır altın nanoteller yarattı ve yumuşak elektrotlar geliştirdi. iş insan sinirlerine eşdeğer ve bazı Asya vücutta gerilebilirlik, elektrik iletimi ve dayanıklılık. 

Araştırmacılar ve uzmanlar bu yenilikte muazzam bir potansiyel görüyorlar. Başlangıç ​​olarak, sınırları açar nerede kullanılması mümkün olabilir tıbbi amaçlar için elektronikleri sinir sistemine bağlamak için yumuşak arayüzlerde altın. 

Doğru uygulandığında bu, epilepsi gibi karmaşık durumların hafifletilmesiyle sonuçlanabilir. Parkinson hastalık, felç ve kronik ağrı kadar yaygın bir sorundur. 

Bir süredir araştırmacılar dünya çapında yumuşak elektrotlar yaratma konusuyla ilgileniyorlar. o zarar verme the doku. Linköping Üniversitesi araştırmacılarının bu özel başarısı, altın nanoteller yaratarak buna ulaşılmasına yardımcı oldu o saçtan bin kat daha inceydi ve yumuşak mikroelektrot görevi görebilecek elastik bir malzemenin içine yerleştirilmişti. 

Klas Tybrandt, araştırmanın benzersizliği ve sonuçları üzerinde dururken, söylemek için aşağıdakilere sahipti:

"Biz ettik çok yumuşak silikon kauçukla birlikte altın nanotellerden yeni, daha iyi bir nanomateryal yapmayı başardılar. Bunların bir araya gelmesiyle, yüksek elektrik iletkenliğine sahip, çok yumuşak ve vücutla işlev gören biyouyumlu malzemelerden yapılmış bir iletken ortaya çıktı.".

Altın Nanoteller Yaratmak: Karşılaşılan ve Aşılan Zorluklar

Araştırmacıların karşılaştığı en büyük zorluklardan biri uzun, dar altın nanoyapılarının üretimiyle ilgiliydi. Araştırmacılar bu zorluğun üstesinden gelmenin benzersiz bir yolunu buldular ve bu da gümüş nanotelleri kullanmaktı. Nasıl olduğunu açıklamak bu eşsiz başarıya ulaşılabilirKlas Tybrant şunları söyledi:

"As öyle Gümüş nanoteller yapmak mümkün, biz de bundan yararlanıyoruz ve gümüş nanotelleri, üzerinde altın yetiştireceğimiz bir tür şablon olarak kullanıyoruz. Sürecin bir sonraki adımı gümüşün çıkarılmasıdır. Bir kere budur yapılmışYüzde 99'un üzerinde altın içeren bir malzememiz var".

Başlangıçta araştırmacılar gümüşü kullanamıyorlardı çünkü gümüş kimyasal olarak reaktifti, zamanla yıpranıyordu ve parçalanma ve renginin bozulması riski taşıyordu. Ayrıca yüksek gümüş konsantrasyonları insan vücudu için toksik olabilir. Bu nedenle onu altınla kaplamak zorunda kaldılar.

Araştırmacılar, geliştirdikleri malzemenin dayanıklılığı ve dayanıklılığı konusunda, çözümlerinin en az üç yıl dayanabileceğine ve daha önce geliştirilen birçok nanomalzemeyi geride bırakabileceğine inanıyor.

Yakın zamanda araştırma ekibi, malzemeyi iyileştirmek ve daha da küçük ve sinir hücreleriyle daha yakın temas kurması mümkün olacak farklı türde elektrotlar oluşturmak için çalışmaya başlayacak.

İmplante Edilebilir Cihazların Çeşitli Dünyası

Bu araştırmanın yararlılığından daha önce bahsedilmiş olmasına rağmen, var Tıp teknolojisi alanında başka birçok implante edilebilir ürün mevcuttur. Teşhis ve tedaviyi daha tutarlı, uygun maliyetli ve verimli hale getirmeye yardımcı olurlar. 

Örneğin, Georgia Tech Üniversitesi'ndeki bilim insanları, beyin damarlarındaki anevrizmaların iyileşmesini izleyen, vücuda yerleştirilebilir ve giyilebilir bir sensör geliştirdiler. Pilsiz çalıştığı için, kan akışını düzenlemek için yerleştirilen stentlerin veya yönlendiricilerin etrafına sarılabilir.

Sensör, elastomerik yüzeyler üzerinde iletken gümüş izleri bırakan aerosol jet 3D baskı kullanılarak oluşturuldu. Bir kateter yoluyla yerleştirilen cihaz, biyomimetik serebral anevrizma hemodinamiklerinin kablosuz tespiti için sinyallerin endüktif eşleşmesini kullanır.

İşlem üç bobin içerir. Bir bobin, vücudun dışındaki başka bir bobinden iletilen elektromanyetik enerjiyi yakalar. Kan stentin içinden akarken, implante edilen sensör kapasitansını değiştirerek üçüncü bir harici bobine iletilen sinyali değiştirir.

Benzer bir çalışmanın başka bir örneğinde Texas A&M Üniversitesi'nden bir grup mühendis, kan basıncını izlemek için grafen kullanan ve cilde AC enjekte eden bir cihaz geliştirdi. 

Grafen Elektronik Dövmeler olarak adlandırılan bu yapıştırılabilir grafen sensörler, sürekli izleme yoluyla kardiyovasküler sağlığı izleyebilir. Hasta uyurken, egzersiz yaparken veya deneyimler yaşarken bile çalışmaya ve ilgili verileri toplamaya devam edebilirler. yüksek stresli durumlar. 

Bu implante edilebilir cihazların enerjiyi nasıl kullanıp kullanabileceğini belirlemek için araştırmalar da sürüyor. Örneğin, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacılarından oluşan bir ekip gücünü glikozdan alan bir pil geliştirdi. Yeni pil yalnızca 400 nanometre kalınlığında, yani insan saçı çapının yaklaşık 1/100'ü kadar. Santimetrekare başına yaklaşık 43 mikrowatt elektrik üretir ve dayanabilir. 600 ° C'ye kadar sıcaklıklar. 

Araştırmacılar, pili esneklikle güçlendirmek ve vücuda yerleştirilmesini kolaylaştırmak için ultra ince bir seramik alt tabaka ve bir glikoz çözeltisi kullandılar. 

Araştırmacılar bunun için çalışırken gelmek Mümkün olduğunca çok sayıda yeni ve benzersiz teknoloji çözümü sunan bazı şirketler, verimli implante edilebilir cihazların kitlesel olarak benimsenmesini sağlamak için çalışıyor. Önümüzdeki bölümlerde, içine bakmak bu türden birkaç ticari çözüm. 

# 1. CorTec

Bir Sürekli olarak çığır açan çözümler sunan şirketlerin arasında CorTec'tir. Bir ISO 13485 şirketi, CorTec, nöromodülasyon ve aktif implant teknolojisine yönelik ürünler ve bileşenler geliştirmekte ve üretmektedir. kendi bünyesindeki laboratuvarlarda ve temiz oda altyapısında. 

CorTec'in patentli AirRay elektrot yelpazesi aşağıdakiler için yararlı olduğunu kanıtlıyor: uyarılması ve kaydedilmesi Tıbbi cihazlar için sinir sistemine ideal arayüz görevi gören sinir dokusu. 

Örneğin, AirRay manşet elektrotları periferik sinir sistemine elektriksel bir arayüz sağlarken, ızgara ve şerit elektrotlar merkezi sinir sistemi ile arayüz oluşturacak şekilde tasarlanmıştır. AirRay perkütan elektrotları, deri altı kullanımın yanı sıra omuriliğin kaydedilmesi ve uyarılması için de tasarlanmıştır. Son olarak AirRay kürek elektrotları, merkezi sinir sistemine, özellikle omuriliği hedef alan bir elektriksel arayüz sunar.

Bu aralığın dışında bir CorTec'in patentli çözümler aynı zamanda Kortikal Elektrotları da içermektedir. Bunlar CorTec'in İnvazif nöromonitörizasyon için ECoG elektrotları. Bu elektrotlar sayesinde elektriksel beyin sinyallerinin izlenmesi mümkün olmaktadır. epileptojenik odakların lokalizasyonunun gereklilikleri doğrultusunda veya beyin haritalama. Elektrotlar şunları yapabilir: kullanılabilir maksimum 29 gün süreyle kullanılabilir ve yalnızca iki kablo kullanarak toplam 64 elektrotun bağlanması mümkündür. Elektrot temas noktaları neredeyse dokunulmazdır ve silikondan ayrılmalarını önlemek için malzemeye güvenli bir şekilde kilitlenir.

En önemli yönlerinden biri CorTec'in kortikal elektrotlar, FDA'nın merkezi sinir sisteminde invaziv nöromonitörizasyon için onay ve pazar izni için uygun bulmasıydı. Ürün portföyü, 1×4 ila 8×8 elektrot kontaklarına kadar olası tüm kontak düzenlemelerini içerir.

Önemli kamu finansmanının yanı sıra CorTec, resmi açıklamasına göre, dört tur finansman topladı. Mevcut yatırımcılar listesinde Mangold Invest, M-Invest, Kfw, High-Tech Gruenderfonds, Santo Venture Capital GmbH, LBBW Venture Capital ve K & SW Invest yer alıyor. 

Kamu finansmanı, Alman Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı'nın (Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF) ve Avrupa Birliği'nin sübvansiyonlarını içermektedir.

# 2. Atrotech

Onlarca yıldır bu alanda biraz niş ama oyunun kurallarını değiştiren çalışmalar yapan bir diğer firma ise Atrotech'tir. 1984 yılında kurulan ve Finlandiya'nın Tampere şehrindeki Teknokent Hermia'da bulunan Atrotech, Tıp ve biyomühendisliği birleştiren disiplinler arası ürün fikirleri Bilimler, faaliyetlerin ana odağı fonksiyonel elektriksel stimülasyon (FES) alanındadır. 

Iki Atrotech'in Bu alandaki en büyük katkılar arasında tasarım ve imalat yer almaktadır. implante edilebilir nörostimülatörler ve implante edilebilir elektrotlar. 

Elektrotların tasarlanmasında şirket, üretimdeki 30 yılı aşkın uzmanlığından yararlanıyor yüksek kaliteli platin kontak elektrotları, kablolar ve çok kutuplu kablo konnektörleri. Hitap ettiği hizmet alanı araştırma projelerini, klinik deneyleri ve ticari olarak dağıtılan tıbbi cihazları içerir. 

şirket Sahiptir-A esnek üretim süreciyapmasını sağlayarak küçük miktarlarda üretim yapmak daha büyük ölçekli hacimlerin yanı sıra hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde. Ayrıca şirket, erken aşamalarda birden fazla doktor ve üniversiteyle iletişim halindedir. geliştirme ve prototipleme konusunda of potansiyel yeni tıbbi cihazlar.

Çalışmalardan biri şirket yakın zamanda fon sağladı değerlendirmeyi amaçlıyordu frenik sinirin distal kısmını içeren yeni, çıkarılabilir, cerrahi olarak implante edilen, geçici bir nörostimülasyon yaklaşımının uygulanabilirliği ve güvenliği. Şirket, araştırma için özel olarak tasarlanmış bir cihaz geliştirdi., geçici frenik sinir stimülatörü (tPNS) elektrodu. 

Uzman ve endüstri odaklı şirketler ile dünyanın dört bir yanına yayılmış bir grup araştırmacı ve doktor arasındaki bu tür bir işbirliği, iç elektronik sektörünün geleceğinin parlak ve gelişmeye hazır görünmesini sağlıyor. 

Dahili Elektroniklerin Gelecekteki Yörüngesi

Yeni bir göre Temmuz 2024'te dergide yayınlanan araştırma 'doğae ', araştırmacılar, yeni nesil radyofrekans (RF) doku kaynağı uygulamasında iyi çalışacak, biyolojik olarak emilebilir Mg-Nd-Zn-Zr alaşımına dayanan, implante edilebilir bir elektrot geliştirdiler.

Elektrot bekleniyor termal hasarı azaltmak ve anastomoz gücünü arttırmak için. Kaynak bölgesinde silindirik yüzey (CS) ve sürekli uzun halka (LR) gibi farklı yapısal özelliklerle tasarlanan elektrot elektrotermal simülasyonlar incelendi sonlu elemanlar analizi (FEA) ile.

Sonuçlar, LR elektroduna 110 saniye süreyle 10 V alternatif akım uygulandığında kaynak alanındaki ortalama sıcaklığın ve nekrotik doku oranının önemli ölçüde azaldığını gösterdi. LR elektroduyla kaynak yapılan dokuların maksimum ve ortalama sıcaklıkları da önemli ölçüde azaltılabilir kaynaklı dokunun anastomoz gücü artarken.

Imec, 1984'te kurulan bir laboratuvar Yarı iletken endüstrisinin işlevsel olarak ölçeklenmesine yardımcı olmak ve olanak sağlamak amacıyla, nano ölçekli implante edilebilir malzemelerde de bazı öncü atılımlar gerçekleştirdi. Yeni nesil dokunsal protezlere uygun minimal invaziv implantların geliştirilmesine yardımcı oldu. Imec'in Florida Üniversitesi ile birlikte geliştirdiği implante edilebilir çip prototipi, hastalara kol protezleri üzerinde daha sezgisel kontrol sağlıyor. Ana bileşenlerinden biri olan ince silikon çip, Dünyanın en elektrot yoğunluğu için ilk ve tarafından finanse edilen IMPRESS projesinin bir parçası olarak geliştirildi. DARPA'lar HAPTIX programı, gelecek nesil dokunsal protez teknolojisi için kapalı döngü sistemi oluşturmayı amaçlıyor.

Konuyla ilgili bilimsel yayınlardan biri Karbon bazlı implante edilebilir biyoelektroniğin önemi Dahili elektroniklerin kullanışlılığı konusunda çok önemli bir gözlem yaptı. Kelimenin tam anlamıyla alıntı yapmak gerekirse, yayın şunu gözlemliyor:

"İmplante edilebilir biyoelektronikler, vücut bilgilerini algılayabildiğinden veya vücut dışındaki bölgelerden canlılarda bedensel tepkiler ortaya çıkarabildiğinden, çeşitli rahatsızlıklar için yararlı ve ümit verici çareler haline geliyorlar.".

Gelecekte, Karbon malzemeler, implante edilebilir tıbbi elektroniklerin üretiminde çok önemli bir rol oynayacaktır. Bu avantajlar arasında karbon malzemeler' yüksek dereceli biyouyumluluk, yorulma direnci ve düşük özgül ağırlık. Bu malzemeler geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. ilaç dağıtım cihazları, biyosensörler, terapötik uyarıcılar ve enerji depolama dahil olmak üzere birçok uygulama. Tüm bu özelliklerin nörolojik, kardiyovasküler, gastrointestinal ve lokomotor sistemler alanlarında oynayacağı rol vardır.

İmplante edilebilir aktüatörler, biyosensörler, ilaç dağıtım sistemleri ve güç kaynaklarının tümü, dahili veya implante edilebilir elektronik alanındaki gelişmelerden yararlanmaktadır. Bu alandaki daha fazla ilerleme, dünya çapındaki biyobilim araştırmacılarını, malzeme bilimcilerini ve fizikçileri içeren daha kesişimsel bir yaklaşımı gerektirecektir.

En iyi biyoteknoloji stoklarının listesi için buraya tıklayın.