برنج تیم باعث می شود کوچک مغناطیسی طراحی عصبی تحریک کننده

هوستون -- (8 ژوئن 2020) -- دانشگاه رایس neuroengineers ایجاد کرده اند که کوچک جراحی ایمپلنت است که می تواند تحریک الکتریکی مغز و سیستم عصبی بدون استفاده از باتری و یا سیمی منبع تغذیه.

عصبی محرک تساوی قدرت خود را از انرژی مغناطیسی است و حدود اندازه یک دانه برنج است. این اولین مغناطیسی طراحی عصبی تحریک کننده است که تولید همان نوع بالا فرکانس سیگنال های بالینی مورد تایید باطری ایمپلنت استفاده می شود که برای درمان بیماری صرع, بیماری پارکینسون بیماری مزمن و درد و دیگر شرایط.

پژوهش آنلاین در دسترس است امروز در مجله نورون.

ایمپلنت عنصر کلیدی است که یک فیلم نازک از "magnetoelectric" مواد که تبدیل انرژی مغناطیسی به طور مستقیم به یک ولتاژ الکتریکی. روش جلوگیری از اشکالاتی از رادیو امواج اولتراسوند نور و حتی مغناطیسی کویل همه از آن پیشنهاد شده است برای تأمین انرژی کوچک بی سیم ایمپلنت و نشان داده شده است به رنج می برند از تداخل با بافت زنده یا مضر تولید مقدار زیادی از گرما.

برای نشان دادن زنده بودن magnetoelectric فناوری محققان نشان داد که ایمپلنت کار می کرد در جوندگان است که به طور کامل بیدار و رایگان به پرسه زدن در مورد محوطه.

"انجام می دهند که اثبات از اصل تظاهرات واقعا مهم است چرا که آن را یک جهش تکنولوژیکی برای رفتن از یک سانتریفیوژ تظاهرات به چیزی که ممکن است در واقع مفید برای درمان مردم گفت:" یعقوب رابینسون نویسنده مسئول از تحصیل و عضو برنج Neuroengineering ابتکار. "نتایج ما نشان می دهد که با استفاده از magnetoelectric مواد به صورت بی سیم قدرت تحویل بیش از یک ایده رمان. این مواد بسیار عالی برای نامزدهای بالینی-درجه بی سیم bioelectronics."

کوچک ایمپلنت قادر به تعدیل فعالیت مغز و سیستم عصبی می تواند گسترده مفاهیم. در حالی که باطری ایمپلنت های اغلب استفاده می شود برای درمان صرع و کاهش لرزش در بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون تحقیقات نشان داده است که عصبی تحریک می تواند مفید برای درمان افسردگی, اختلال وسواسی-اجباری و بیش از یک سوم از کسانی که رنج می برند از بیماری های مزمن مقاوم به درمان درد است که اغلب منجر به اضطراب و افسردگی و اعتیاد به مواد مخدر.

رابینسون گفت: کوچک سازی توسط نویسنده مطالعه سرب و دانشجوی کارشناسی ارشد آماندا خواننده مهم است زیرا کلید ساخت های عصبی تحریک درمانی بیشتر به طور گسترده ای در دسترس است ایجاد باتری-رایگان دستگاه های بی سیم است که به اندازه کافی کوچک کاشته می شود بدون عمل جراحی عمده. دستگاه های مورد اندازه یک دانه برنج می تواند کاشته تقریبا در هر نقطه در بدن با یک روش تهاجمی شبیه به یک مورد استفاده قرار گیرد به محل استنت در شریان های مسدود شده, او گفت:.

مطالعه همکاری نویسنده و neuroengineering ابتکار عضو کالیب Kemere گفت: "هنگامی که شما باید به منظور توسعه چیزی است که می تواند کاشته جلدی روی جمجمه حیوانات کوچک خود را طراحی محدودیت های تغییر داد. این به کار بر روی جوندگان در یک محدودیت-محیط واقعا مجبور آماندا به فشار پایین اندازه و حجم را به حداقل ممکن مقیاس."

برای جوندگان آزمون دستگاه های قرار داده شد در زیر پوست جوندگان است که رایگان به پرسه زدن در سراسر محوطه. جوندگان ترجیح داده می شود در بخش هایی از این محوطه که در آن یک میدان مغناطیسی فعال کننده و ارائه یک ولتاژ به مرکز پاداش از مغز خود را.

خواننده کاربردی فیزیک در رابینسون آزمایشگاه حل های بی سیم قدرت مشکل با پیوستن به لایه دو بسیار متفاوت مواد در یک فیلم است. لایه اول یک magnetostrictive فویل آهن بور سیلیکون و کربن ارتعاش در سطح مولکولی هنگامی که آن را قرار داده شده در یک میدان مغناطیسی است. دوم یک کریستال پیزوالکتریک دارند و فشار مکانیکی به طور مستقیم به یک ولتاژ الکتریکی.

"میدان مغناطیسی تولید استرس در magnetostrictive مواد" خواننده گفت. "آن را ندارد مواد دریافت مشخصه های بزرگتر و کوچکتر اما آن را تولید امواج صوتی و برخی از کسانی که در یک فرکانس رزونانس است که باعث ایجاد یک حالت خاص استفاده می کنیم به نام آکوستیک رزونانس mode."

رزونانس صوتی در magnetostrictive مواد است که چه چیزی باعث بزرگ برق ترانسفورماتور به صدای رسا همهمه. در خواننده ایمپلنت های صوتی این راهپیمایی فعال پیزوالکتریک نیمی از فیلم است.

رابینسون گفت: magnetoelectric فیلم برداشت مقدار زیادی از قدرت اما در عمل در یک فرکانس که بیش از حد بالا به سلول های مغز را تحت تاثیر قرار.

"عمده قطعه ای از مهندسی است که آماندا حل شد ایجاد مدار به زیر و بم است که فعالیت در فرکانس های پایین تر است که سلول ها را در پاسخ به" رابینسون گفت. "این شبیه به راه AM رادیو کار می کند. شما باید این بسیار بالا-فرکانس امواج, اما آنها مدوله شده در یک فرکانس پایین است که شما می توانید بشنوید."

خواننده گفت: ایجاد یک مدوله دو فازی سیگنال است که می تواند باعث تحریک سلول های عصبی بدون آسیب رساندن به آنها بود یک چالش به عنوان کوچک سازی.

"هنگامی که ما برای اولین بار ارائه شده در این مقاله ما ندارد مینیاتوری کاشته نسخه," او گفت:. "تا به آن نقطه بزرگترین چیزی بود که بدانند چگونه به واقع که دو فازی سیگنال است که ما را تحریک کند با چه عناصر مدار ما نیاز به انجام این کار است.

"هنگامی که ما در این بررسی پس از آن برای اولین بار ارسال نظرات, مانند, 'OK به شما می گویند شما می توانید آن را کوچک. آن را کوچک,'" خواننده گفت. "ما صرف دیگری از یک سال و یا پس از ساخت آن را کوچک و نشان می دهد که آن را واقعا کار می کند. که احتمالا بزرگترین مانع. ساخت دستگاه های کوچک است که کار دشوار بود ،

تمام گفته های مطالعه در زمان بیش از پنج سال تا حد زیادی به دلیل خواننده تا به حال به تقریبا همه چیز را از ابتدا رابینسون گفت.

"وجود دارد هیچ زیرساخت برای این قدرت-انتقال تکنولوژی" او گفت:. "اگر شما با استفاده از فرکانس رادیویی (RF) شما می توانید خرید RF آنتن و RF سیگنال ژنراتور. اگر شما با استفاده از سونوگرافی آن را مانند کسی می گوید: "من راه اول شما باید به ساخت دستگاه سونوگرافی.'

"آماندا تا به حال برای ساخت کل سیستم از دستگاه است که تولید میدان مغناطیسی به لایه فیلم که تبدیل میدان مغناطیسی به ولتاژ و عناصر مدار است که زیر و بم آن و تبدیل آن به چیزی که از نظر بالینی مفید است. او تا به حال برای ساخت همه آن را بسته بندی آن قرار داده و آن را در حیوان ایجاد آزمون محیط و وسایل in vivo آزمایش و انجام آن آزمایش. گذشته از magnetostrictive فویل و کریستال پیزوالکتریک وجود ندارد هر چیزی در این پروژه است که می تواند خریداری شده از یک فروشنده."

###

رابینسون و Kemere هر اساتید دانشیار مهندسی برق و کامپیوتر و مهندسی زیستی.

اضافی نویسندگان شامل Shayok Dutta, اریک لوییس Ziying چن جاشوا چن Nishant Verma, بنیامین Avants و آریل فلدمن همه برنج و جان اومالی و مایکل Beierlein هر دو از دانشگاه مرکز علوم بهداشت تگزاس در هوستون McGovern دانشکده پزشکی.

این پژوهش با حمایت بنیاد ملی علوم (1250104, 1351692) و موسسه ملی بهداشت (1U18EB029353-01, R21EY028397A).

لینک ها و منابع:

این دویی از نورون مقاله: 10.1016/j.نورون.2020.05.019

یک کپی از کاغذ در دسترس است: https://doi.org/10.1016/j.نورون.2020.05.019

تصاویر برای دانلود در دسترس هستند در:

https://news-شبکه.برنج.edu/اخبار/فایل/2020/06/0608_MAGNETO-jf672-lg.jpg

عنوان: یک نمونه از دانشگاه رایس را "magnetoelectric" فیلم بالای تخت خواب از برنج نپخته. برنج neuroengineers ایجاد دو لایه فیلم به قدرت کاشت عصبی محرک که در حدود اندازه یک دانه برنج است. این فیلم تبدیل انرژی از یک میدان مغناطیسی به طور مستقیم به یک ولتاژ الکتریکی در حذف نیاز به باتری یا سیم اتصال برق. (عکس از جف Fitlow/دانشگاه رایس)

https://news-شبکه.برنج.edu/اخبار/فایل/2020/06/0608_MAGNETO-انجیر-lg.jpg

عنوان: برای نشان دادن زنده بودن مینیاتور magnetoelectric-صفحه عصبی تحریک فناوری دانشگاه رایس neuroengineers ایجاد کوچک دستگاه هایی که شد قرار داده شده در زیر پوست جوندگان است که رایگان به پرسه زدن در سراسر محوطه. جوندگان ترجیح داده می شود در بخش هایی از این محوطه که در آن یک میدان مغناطیسی فعال کننده و ارائه یک ولتاژ به مرکز پاداش از مغز خود را. (حسن نیت ارائه میدهد تصویر از جواد رابینسون/دانشگاه رایس)

این نسخه می تواند به صورت آنلاین در news.rice.edu.

دنبال برنج اخبار و رسانه ها روابط از طریق توییتر @RiceUNews.

واقع در 300 هکتار جنگلی پردیس در هوستون, برنج, دانشگاه همواره رتبه در میان ملت از 20 دانشگاه توسط اخبار آمریکا و گزارش جهانی. برنج بسیار محترم مدارس معماری, کسب و کار, ادامه تحصیل, مهندسی, علوم انسانی, موسیقی, علوم طبیعی و علوم اجتماعی و به بیکر موسسه سیاست عمومی. با 3,962 دانشجویان و 3,027 دانشجویان تحصیلات تکمیلی برنج را در مقطع کارشناسی دانشجو-به-دانشکده نسبت کمتر از 6 به 1. آن مسکونی کالج سیستم ایجاد صمیمی جوامع و دوستی مادام العمر فقط یک دلیل که چرا برنج رتبه شماره 1 برای بسیاری از نژاد/کلاس تعامل و شماره 4 برای کیفیت زندگی توسط پرینستون را نقد کنید. برنج نیز امتیاز به عنوان بهترین ارزش در میان دانشگاه های خصوصی توسط Kiplinger امور مالی شخصی.