परीक्षण के शो ‘magnetoelectric’ शक्ति व्यवहार्य विकल्प के लिए नैदानिक ग्रेड प्रत्यारोपण — ScienceDaily


राइस विश्वविद्यालय neuroengineers बनाया है एक छोटे सर्जिकल प्रत्यारोपण कर सकते हैं कि विद्युत मस्तिष्क को उत्तेजित और तंत्रिका तंत्र का उपयोग कर के बिना एक बैटरी या तार बिजली की आपूर्ति ।

तंत्रिका उत्तेजक औधधि से अपनी ताकत खींचता चुंबकीय ऊर्जा और आकार के बारे में है की एक अनाज के साथ चावल । यह पहली चुंबकीय संचालित तंत्रिका उत्तेजक औधधि पैदा करता है कि एक ही तरह के उच्च आवृत्ति संकेतों के रूप में चिकित्सकीय मंजूरी दे दी है, बैटरी संचालित प्रत्यारोपण इस्तेमाल कर रहे हैं कि इलाज के लिए मिर्गी, पार्किंसंस रोग, पुराने दर्द और अन्य शर्तों ।

अनुसंधान उपलब्ध है ऑनलाइन जर्नल में आज न्यूरॉन.

प्रत्यारोपण के प्रमुख घटक है, की एक पतली फिल्म “magnetoelectric” सामग्री धर्मान्तरित चुंबकीय ऊर्जा में सीधे एक बिजली के वोल्टेज. विधि से बचा जाता है, कमियां की रेडियो तरंगों, अल्ट्रासाउंड, प्रकाश और यहां तक कि चुंबकीय तार के हैं, जो सभी के लिए प्रस्तावित किया गया है शक्ति के लिए एक छोटे से वायरलेस प्रत्यारोपण और के लिए दिखाया गया है से पीड़ित हैं हस्तक्षेप के साथ रहने वाले ऊतक या उत्पादन हानिकारक गर्मी की मात्रा.

प्रदर्शित करने के लिए व्यवहार्यता के magnetoelectric प्रौद्योगिकी, शोधकर्ताओं ने दिखाया प्रत्यारोपण में काम किया कृन्तकों थे कि पूरी तरह से जाग और नि: शुल्क घूमने के लिए के बारे में उनके बाड़ों.

“कर रही है कि सबूत की सिद्धांत रूप में प्रदर्शन वास्तव में महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह एक बड़ा तकनीकी छलांग से जाने के लिए एक benchtop प्रदर्शन करने के लिए हो सकता है कि कुछ वास्तव में उपयोगी के इलाज के लिए लोगों ने कहा,” याकूब रॉबिन्सन, इसी अध्ययन के लेखक और एक सदस्य के चावल Neuroengineering पहल है । “हमारे परिणाम सुझाव है कि का उपयोग कर magnetoelectric सामग्री के लिए वायरलेस बिजली वितरण की तुलना में अधिक है एक उपन्यास विचार है । इन सामग्रियों को उत्कृष्ट उम्मीदवारों के लिए नैदानिक ग्रेड, वायरलेस bioelectronics.”

छोटे प्रत्यारोपण के लिए सक्षम modulating गतिविधि के मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र सकता है व्यापक निहितार्थ है । जबकि बैटरी संचालित प्रत्यारोपण कर रहे हैं अक्सर इस्तेमाल किया मिर्गी के इलाज के लिए और कम झटके के साथ रोगियों में पार्किंसंस रोग, अनुसंधान दिखाया है कि तंत्रिका उत्तेजना के लिए उपयोगी हो सकता इलाज अवसाद, जुनूनी बाध्यकारी विकार और अधिक से अधिक एक तिहाई के उन लोगों से ग्रस्त हैं, जो जीर्ण, असभ्य दर्द है कि अक्सर करने के लिए सुराग चिंता, अवसाद और opioid की लत है ।

रॉबिन्सन ने कहा miniaturization के द्वारा अध्ययन का नेतृत्व लेखक और स्नातक छात्र Amanda गायक महत्वपूर्ण है, क्योंकि बनाने के लिए महत्वपूर्ण तंत्रिका उत्तेजना चिकित्सा और अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध है बनाने के बैटरी-नि: शुल्क, वायरलेस उपकरणों है कि कर रहे हैं काफी छोटा करने के लिए प्रत्यारोपित किया जा के बिना प्रमुख सर्जरी है । उपकरणों के आकार के बारे में चावल के एक दाने को प्रत्यारोपित किया जा सकता लगभग शरीर में कहीं भी एक न्यूनतम इनवेसिव प्रक्रिया के लिए इसी तरह की एक जगह के लिए इस्तेमाल किया stents में अवरुद्ध धमनियों, उन्होंने कहा.

अध्ययन के सह-लेखक और neuroengineering पहल सदस्य कालेब Kemere ने कहा, “जब आप को विकसित करने के लिए कुछ किया जा सकता है कि subcutaneously प्रत्यारोपित खोपड़ी पर छोटे जानवरों के साथ, अपने डिजाइन की कमी काफी बदल जाते हैं । यह हो रही है पर काम करने के लिए एक कृंतक में एक बाधा-मुक्त वातावरण वास्तव में मजबूर अमांडा नीचे पुश करने के लिए आकार और मात्रा के लिए न्यूनतम संभव पैमाने पर.”

के लिए कृंतक परीक्षण उपकरणों रखा गया त्वचा के नीचे कृन्तकों के थे कि नि: शुल्क घूमने के लिए भर में अपने बाड़ों. कृन्तकों के लिए पसंद हो सकता है के कुछ भागों में बाड़ों, जहां एक चुंबकीय क्षेत्र सक्रिय उत्तेजक औधधि और प्रदान की एक छोटे से वोल्टेज के लिए इनाम के केंद्र उनके दिमाग.

गायक, एक अनुप्रयुक्त भौतिकी में रॉबिन्सन लैब, हल वायरलेस बिजली समस्या में शामिल होने के द्वारा परतों के दो बहुत ही अलग अलग सामग्री में एक ही फिल्म के लिए. पहली परत, एक magnetostrictive पन्नी के साथ लोहा, बोरान, सिलिकॉन और कार्बन, vibrates एक आण्विक स्तर पर जब यह रखा गया है एक चुंबकीय क्षेत्र में. दूसरा, एक piezoelectric क्रिस्टल, धर्मान्तरित यांत्रिक तनाव में सीधे एक बिजली के वोल्टेज.

“चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, तनाव में magnetostrictive सामग्री,” गायक ने कहा । “यह नहीं है बनाने के लिए सामग्री प्राप्त जाहिरा तौर पर बड़े और छोटे, लेकिन यह उत्पन्न ध्वनिक तरंगों और उन में से कुछ कर रहे हैं पर एक गुंजयमान आवृत्ति बनाता है कि एक विशेष मोड का उपयोग हम कहा जाता है एक ध्वनिक गुंजयमान मोड।”

ध्वनिक अनुनाद में magnetostrictive सामग्री है का कारण बनता है क्या बड़े बिजली के ट्रांसफार्मर के लिए स्पष्ट रूप से हम । में गायक की प्रत्यारोपण, ध्वनिक reverberations को सक्रिय piezoelectric आधे की फिल्म है ।

रॉबिन्सन ने कहा magnetoelectric फिल्मों फसल सत्ता के बहुत सारे लेकिन काम पर एक आवृत्ति है कि बहुत अधिक है को प्रभावित करने के लिए मस्तिष्क की कोशिकाओं.

“एक प्रमुख टुकड़ा है कि इंजीनियरिंग के Amanda हल किया गया था बनाने के circuitry मिलाना करने के लिए है कि गतिविधि के एक कम आवृत्ति है कि कोशिकाओं का जवाब होगा,” रॉबिन्सन ने कहा । “यह करने के लिए इसी तरह AM रेडियो काम करता है. आप इन बहुत ही उच्च आवृत्ति तरंगों हैं, लेकिन वे कर रहे हैं संग्राहक एक कम आवृत्ति है कि आप सुन सकते हैं.”

गायक ने कहा कि एक बनाने के संग्राहक biphasic संकेत हो सकता है कि न्यूरॉन्स को प्रोत्साहित नुकसान पहुँचाने के बिना उन्हें एक चुनौती थी, के रूप में था miniaturization.

“जब हम पहली बार पेश किया गया इस पत्र में, हम नहीं था लघु प्रत्यारोपित किया संस्करण,” उसने कहा. “उस बिंदु तक, सबसे बड़ी बात यह थी पता लगाना कैसे करने के लिए वास्तव में मिलता है कि biphasic संकेत है कि हम को प्रोत्साहित करने के साथ, क्या सर्किट तत्वों हम क्या करने की जरूरत है.

“जब हम समीक्षा के बाद वापस पहली बार है कि समर्पण, टिप्पणी की तरह थे, ‘ठीक है, आप कहते हैं कि आप यह कर सकते हैं । तो, यह छोटा है,'” गायक ने कहा । “तो, हम खर्च का एक और एक वर्ष या तो यह छोटे और दिखा रहा है कि यह वास्तव में काम करता है. था कि शायद सबसे बड़ी बाधा है । छोटे उपकरणों है कि काम मुश्किल था, पहली बार में.”

सभी से कहा, अध्ययन में ले लिया है और अधिक से अधिक पांच साल के लिए, क्योंकि मोटे तौर पर गायक बनाने के लिए किया था लगभग सब कुछ खरोंच से, रॉबिन्सन ने कहा ।

“वहाँ कोई बुनियादी सुविधाओं के लिए इस शक्ति-प्रौद्योगिकी हस्तांतरण,” उन्होंने कहा. “यदि आप उपयोग कर रहे हैं, रेडियो आवृत्ति (आरएफ), आप खरीद सकते हैं एंटेना आरएफ और आरएफ संकेत जनरेटर. यदि आप अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर, यह की तरह नहीं है किसी को कहते हैं, ‘ओह, वैसे, पहली बार आप का निर्माण करने के लिए अल्ट्रासाउंड मशीन है।’

“अमांडा था का निर्माण करने के लिए पूरे सिस्टम, डिवाइस से उत्पन्न करता है कि चुंबकीय क्षेत्र के लिए स्तरित है कि फिल्मों में बदलने के चुंबकीय क्षेत्र में वोल्टेज और सर्किट तत्वों मिलाना कि है कि और यह कुछ में बारी है कि चिकित्सकीय उपयोगी है । वह था बनाना करने के लिए यह सब, यह पैकेज में डाल दिया, एक जानवर बनाने के लिए, परीक्षण के वातावरण और जुड़नार के लिए vivo में प्रयोगों प्रदर्शन और उन प्रयोगों. एक तरफ से magnetostrictive पन्नी और piezoelectric क्रिस्टल है, वहाँ नहीं था कुछ भी इस परियोजना में खरीदा जा सकता है कि एक विक्रेता से.”



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