emmm,刚吃完午饭，写篇文章娱乐一下。
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非常的热乎
摘要：
记录来自胃肠道和肠神经系统的高质量电生理数据的能力有助于了解各种疾病并通过早期诊断改善医疗保健。
然而，这种测量仍然具有挑战性，因为必须通过手术植入电极或将其戴在皮肤上，这会导致信号质量和侵入性之间的权衡。
在这里，我们报告了一种用于胃电生理学的可摄取设备。这种非侵入式系统被称为通过可摄取、胃、不受束缚的跟踪 (MiGUT) 进行的多模态电生理学，由封装的电子设备和传感电极带组成，该电极带在递送后在胃中展开以与粘膜接触。
然后，该设备记录生物电位信号并将其无线传输到外部接收器。我们表明，该设备可以在大型动物模型中记录电信号（包括胃慢波、呼吸信号和心脏信号），并且可以监测自由移动和进食动物的慢波活动。
不确定是不是这个公司的东西
信号起源于胃肠道内部的深处，因此很难有效地捕捉胃肠道生物电位。在胃部，每分钟有 3-4 个周期的胃慢波，皮肤胃电图于 20 世纪初被发现，但由于信号通过腹部组织时会衰减，以及运动或肌电活动会产生伪影，因此并未得到广泛应用 。
通过开腹手术在浆膜上放置多电极阵列进行高分辨率映射，可获得高质量的记录，但这种技术具有侵入性，通常只能在麻醉下进行，而麻醉会改变胃电活动。
研究表明，胃粘膜记录的质量与浆膜记录相当，从而可以进行微创测量，但电极通常通过内窥镜固定以进行急性测量，或需要用鼻夹夹住的导线，导线通过食道传递到外部读取装置进行清醒记录。最近，使用伪影剔除算法，胃电信号处理取得了进展，但仍然需要能够记录来自整个胃肠道 ENS 的高质量电生理数据的设备，而不受受试者运动和舒适度的任何限制。
可摄入电子传感器提供了一种监测生理信号的非侵入性方法 。它们可以通过口服并测量相关信息，例如核心温度、压力、胃肠道代谢物和气体浓度。可摄入设备对胃肠道生物学的影响也最小，因为它们的放置不需要手术，也不会对胃肠道组织造成任何损害。
在本文中，报告了一种用于研究胃肠道电生理学的可摄入设备。
该系统被称为通过可摄入、胃部、不受束缚的追踪的多模式电生理学 (MiGUT)，包含封装的电子设备和电池，以及以卷起配置存储的传感电极带。
先放卷起来的样子
就是这样的，示意图
然后在胃里面展开
展开的样子
实物
递送后，电极在胃中展开以接触粘膜：
就是这样
并且该设备记录生物电信号，随后将这些信号无线传输到几米外的外部接收器。
MiGUT 设备放置在胃中时，可以检测到近距离内重要器官的电活动。该设备可以记录高质量的生物电位信号，包括胃慢波、呼吸频率和心电图，以及与大型动物模型中的迁移肌电复合体相关的假定信号。还可以使用内窥镜夹将该设备暂时固定在胃粘膜上，以在多天内测量和无线传输进食、睡眠和活动期间的胃慢波信号。
接下来看看详细的设计，由一个电子模块和灵活的测量电极组成。
设计
电子结构图，一个ADC MCU RF
精彩的图就先放了
考虑到续航，可以看到不同采样率下的电池寿命
无线信号会被很多东西影响，这里展示在不同活动情况下的RSSI，图真的漂亮。
使用八通道、16 位模数转换器 (ADC) 测量生物电，并使用集成 915 MHz 收发器的微控制器将其无线传输到基站。
设备的电流消耗取决于采样频率，从而可以灵活地平衡实验长度和信号保真度。测量和低功耗睡眠模式之间的占空比（方法）使实验可以在数天内进行。
在自由活动的猪（97 公斤）中，使用距离设备约 1-4 米平板天线，发现外部 915 MHz 收发器可以在饱腹和多种行为期间可靠地接收来自 MiGUT 系统的 99% 以上的数据，功率约为 -70 dBm。
电子元件安装在一个 9 × 12 × 26 毫米的 3D 打印外壳中
该外壳的设计与 FDA 批准的产品（如胶囊内窥镜系统（例如，Medtronic PillCam，⌀ 11 × 26 毫米；⌀，直径）21 ）相当，以方便未来的临床转化。
整个外壳主体和测量电极的开口用约 0.5 毫米的紫外线固化环氧树脂密封，覆盖所有开口，以确保电子环境免受胃环境的影响。3D 打印外壳、紫外线固化环氧树脂、聚酰胺电极带和金电极均从已知的生物相容性材料中选择。
就是看在肚子里面的环境会不会坏掉
体外测试表明，以这种方式密封的电子设备可以在 37 °C 的模拟胃液中保存（pH = 2，n = 4；方法）并进行无线通信至少 4 天。
外壳主体的机械测试表明，破坏外壳所需的力（~250 N cm −2）远高于胃产生的力（~4 N cm −2）25，表明该设备在胃中具有机械稳定性。
电子模块上的扁平柔性电缆连接器支持多种可与系统一起使用的柔性电极设计，例如使用柔性印刷电路板 (PCB) 制造方法制造的定制设计电极。
电极的样子
放大
专门开发了一种聚酰亚胺带（总厚度 75 µm，长度 25 cm），包含八个金记录电极和一个参考电极（双面，分别为⌀ 5 mm 和⌀ 8 mm），以跨越胃大弯并符合粘膜，便于胃部记录。
聚酰亚胺带的厚度选择是为了由于聚酰亚胺和铜的内置弹性，便于带状展开；使电极带能够承受食物进入胃部和消化时搅拌时产生的机械力，同时提供足够的灵活性以适应胃粘膜。双面电极确保电极能够与胃粘膜保持接触，而与带状方向无关。电极以卷状结构组装，并用水溶性粘合剂固定在圆形滚筒上。
递送到动物体内后，MiGUT 在口服到胃中时会与胃液接触；由于卷起的带状物中的内置应变以及胃的机械运动，电极会展开。
传代研究证实了 MiGUT 系统的初步安全性，研究表明，递送到猪胃后，组合电子和电极带系统会在第 5 天通过动物体外（n = 3）。
一开始研究的时候是做了一个大小体积一样的设备模拟
纯软物体被滞留而不是通过胃肠道的可能性更高。在自由递送的 MiGUT 装置中未观察到滞留现象，将其归因于固体胶囊体的存在，使得装置能够通过蠕动向前推进，方式类似于 EnteroTracker 系统中胶囊的结构。
对于较长时间的实验或测量（>24 小时），可以将设备夹在粘膜上，以便同时保留设备并实现长期稳定的电极接触，在固体食物摄入期间进行评估的方式。
可以将缝合线环连接到 MiGUT 设备上，以方便根据需要进行内窥镜操作和/或取回。
可以看到是22年的，妈耶，一篇文章太苦了
用尼龙固定在上面，保证定位准确
内部使用X光来定位
这个应该就是由于胃部的扭曲导致的形变
通过后取回装置显示，带状物在胶囊附近被弄皱，这表明由于胃肠道的力量，带状物随着时间的推移在胶囊周围塌陷，从而有利于装置通过。
为了证明 MiGUT 系统在猪体内模型中的记录能力，我们设计了一系列实验来：
(1) 记录和评估麻醉动物中的信号成分，
(2) 使用现有技术验证测量结果，
(3) 评估在麻醉动物中引入胃动力调节化合物引起的胃电生理变化
(4) 证明在完全清醒和可以行走的动物中的记录能力。
a，在麻醉测量中，装置放置在靠近体体的地方，参考电极最靠近装置，电极与胃的大弧度-致，直到幽门窦。
b，在动态实验中，将装置夹在靠近胃体的地方，电极与胃的大曲率一致，直到基准电极所在的眼底。选择这种配置是为了使用夹子将参比电极固定在组织上。
固定在上面的内窥镜照片
通道 0、1 和 2 的电压与时间清除幽门，显示周期约为 500 秒的大波，推测与 MMC 活动有关。
有点像光谱图
灰色三角形表示通道 2 中的波
代表性单记录通道，采样率为 62.5 s −1，显示原始收集的数据，200 s
（i），“慢波”频带从 0.01 到 0.25 Hz，200 s
（ii），“呼吸”频带从 0.25 到 5 Hz，30 s
（iii），“心电图尖峰”频带从 5 Hz（iv）。
（iv），三阶巴特沃斯滤波器用于提取所有频带。
通过巴比妥类药物混合物对动物实施安乐死后通道中的电活动停止（输送时间用红色虚线表示）。
其实不知道为什么要安乐死。
由于安乐死后信号停止，评估上述各个频率窗口中的所有这些信号均来自生理学。在胃粘膜或浆膜电生理测量中，观察到的周期约为 500 秒的波形以前从未在文献中报道过。
将其归因于先前研究对胃慢波信号的关注以及随之而来的滤波使用，这将消除我们在 MiGUT 系统中观察到的如此低的“基线波动”。
哥，这段算了，我已经看不懂了。。。
怎么说明做的东西有用呢？做对比。
使用口服 MiGUT 系统、带有皮肤和浆膜电极以及远离胃的外部皮肤参考的 Shimmer3 商业系统和带有浆膜电极和内部腹部参考的另一个 Shimmer3同时记录的示意图。浆膜电极和腹部参考是在剖腹手术后放置的。
放这里
详细
看来这种公司还是有业务的
来自同时记录实验的数据显示皮肤、浆膜/C-REF 和两个代表性 MiGUT 通道之间的频率一致性。
浆膜/A-REF 记录没有产生胃慢波记录，显示了参考电极位置对于获得高质量信号的重要性。
这段我翻译不准：
原文在这里
一系列频率下对浆膜电极和 MiGUT 记录通道进行 FFT 比较，虚线表示慢波（黑色，每分钟 3.1 个周期）、呼吸（红色，每分钟 18 个周期）和心电图（绿色，每分钟 85 个周期）频率的主频率和高阶峰值。
代表性通道显示麻醉动物在注射阿奇霉素之前和之后的电活动（0.01–0.25 Hz 带通滤波器）
（i），热图显示阿奇霉素注射前后慢波（0.01–0.25 Hz）、呼吸（0.25–5 Hz）和心电图（5 Hz）频率窗口内信号功率的相对差异
（ii），相对差异是通过阿奇霉素注射前后 25 分钟窗口中的（初始功率 - 最终功率）/（初始功率）计算得出的。
MiGUT 可以实现与利用外部参考电极的手术放置浆膜电极相当的记录结果，支持了以前的文献，表明粘膜记录是获取胃慢波的可行策略 。
波形形状的差异可归因于粘膜和浆膜表面的电极放置位置以及电极的相对位置的变化。有趣的是，数据还显示了参考选择对于记录胃慢波的重要性，因为放置有内部参考的浆膜电极无法测量胃慢波，可能是由于腹腔内其他器官的噪音。
就是这样的细胞
最后，皮肤测量显示较小的峰值，可能是由于组织衰减，这与浆膜和粘膜记录的频率一致，强调所有方法都记录了由 Cajal 间质细胞起搏电位产生的胃慢波的相同基本现象，并验证了 MiGUT 设备的功能。
在自由活动的动物进食、走动和打盹活动期间，将 MiGUT 设备固定在猪胃内（0.01–0.25 Hz 带通滤波器），进行 3.5 小时的八通道记录。
显示的通道 7在进食、走动和睡眠期间的胃电活动代表性片段。
一些测量
喂食后（第 0 天和第 2 天）和禁食时（第 1 天）代表性窗口的主频率响应。每天记录持续 45 分钟，中间间隔约 22 小时的低功耗睡眠模式。从第 2 天开始在不同行为期间进行的测量（0.01–0.25 Hz 带通滤波器），如注释所示。
这个图也漂亮
这是什么图来着
连续多日测量（0.01–0.25 Hz 带通滤波器），行为标记为下图中所示。
显示了代表性片段。
这个在补充部分
可摄入MiGUT 系统能够记录来自胃环境的高质量电信号，包括胃慢波、呼吸频率和心率。
它还可以记录长周期波，这可能与迁移性肌电复合体相关的过程有关。MiGUT 可用于监测重要器官，而无需佩戴或植入皮肤表面的设备，这些设备可以在受试者活动期间取下。
此外，虽然可以检测呼吸和心电图的可穿戴商用传感器随时可用，但用于监测胃慢波的可穿戴系统通常需要覆盖大部分腹部的大型表面阵列，并且在体重指数较高的患者中灵敏度明显降低。
此外，系统可以区分药物引起的运动变化，并在动物喂养和移动期间测量高质量的粘膜胃慢波，无需任何束缚或可穿戴系统。这些结果说明了长期研究胃电生理学的潜力，以及在不受受试者运动、进餐或日常生活限制的情况下获得高质量记录的策略。
整合可摄取设备和神经植入物领域的其他进展可以解决 MiGUT 系统目前的局限性。
例如，可以将自锚定和驻留功能以及无线充电 整合到系统中，并且可以通过多路复用和板载数据过滤和处理来增加通道数。此外，还可以与粘膜粘附和组织粘附系统或机械锚定电极整合，以确保电极和胃粘膜之间的紧密接触，从而进一步提高信号保真度。
与电刺激系统的整合可以开发出驻留在胃肠道中的新型闭环电药物。虽然这项工作中的通道研究表明 MiGUT 设备可以安全地通过胃肠道，但额外的安全特性以及来自柔性电子技术发展的可降解材料整合到电极带结构中，可以进一步提高设备在临床转化之前的安全性。可以通过降低薄膜厚度来进一步增强记录带的性能，以提高其与粘膜表面的贴合能力，同时通过集成牺牲弹性背衬来保持其展开能力。还可以考虑使用自定位系统，以使设备能够在胃的特定区域进行自主定位。
凭借这些进展，该系统可用于研究慢性胃肠道疾病中的饥饿感、饱腹感和昼夜节律，从而可用于了解胃轻瘫或功能性消化不良等疾病发作时发生的电信号根本变化。可摄入电子设备与胃肠道电生理学的结合为方便的家庭监测提供了巨大潜力，未来可用于研究神经系统和其他疾病患者的肠脑轴功能障碍。
开发了三种柔性 PCB 电极用于 MiGUT 实验。所有电极均采用 75 µm 厚的聚酰亚胺制造，一端带有镀金 0.5 盎司铜线和 0.5 毫米间距扁平柔性连接器 (FFC) 兼容接口。
‘大’电极使用双面、5 毫米直径的测量电极，间距为 29.44 毫米，最远端接着是 8 毫米参考电极。
还制造了另一种配置，其中参考电极最靠近 FFC 接口，以方便放置设备。‘中’电极尺寸相似，但使用直径为 0.8 毫米的测量电极，参考电极配置和间距与大电极相同。‘小’电极使用直径为 0.8 毫米的电极，间距为 3 毫米，接着是 8 毫米参考电极。
为了与 Boston Scientific Resolution Clips 兼容以进行保留实验，在电极末端添加了直径为 0.6 毫米的孔，并配有加强筋以提供机械支撑。
这样可以将直径约为 10 毫米的镍钛合金丝环（NiTi Type 8，0.025 毫米，Fort Wayne Metals）连接到电极带上，然后使用 Resolution Clips 将电极带固定在粘膜上。
使用 1.6 mm FR4 基板、1 盎司铜走线和化学镀镍浸金焊盘饰面制造了一块尺寸为 7 × 19.6 mm 2的六层 PCB 。
然后使用无铅焊料组装 FFC（Molex，5034801000）、ADC（德州仪器，ADS131M08）、带集成收发器的微控制器（德州仪器，CC1310）、晶体（ECS，ECS-240-6-37B2-JTN-TR 和 Abracon，ABS04W-32.768KHZ-6-B2-T5）和电源调节器（Onsemi，NCP170AMX330TBG）。
为了提供电源，一个尺寸为 7.16 × 22.46 × 0.51 mm3的两层子板牢固地安装了 22 mAh 锂离子电池（Panasonic，CG-420），并通过焊接到位的接头连接到六层 PCB。
天线
选择锂离子电池来支持无线数据流期间的持续高电流消耗。MiGUT 电池可以充电并重复用于多次实验（以 22 mA、4.35 V 充电，持续约 2 小时）。915 MHz 天线（Ethertronics/AVX，M620720）位于组件的外表面，以最大限度提高辐射效率；保持建议的禁入区域，并根据数据表的建议值实现 pi 匹配网络。使用矢量网络分析仪（Keysight，E5080B）进行阻抗分析表明天线不匹配，但在体内仍表现出可接受的性能。
使用现成的八通道同步 delta-sigma ADC 来数字化生物电势。所有通道共享相同的参考，这些参考连接到 FFC 接头的参考引脚。当提供 2.048 MHz 时钟时，ADC 可以以 62.5 Hz 至 8 kHz 的采样率数字化所有通道，精度为 24 位或 16 位。
为了节省空间，时钟信号由微控制器以 2 MHz 提供，并通过注入各种频率的信号并比较测量信号来确认所需的采样率得以维持。
将带有平板天线 (TE Connectivity PAL902010-FNF) 的德州仪器 LAUNCHXL-CC1310 评估板连接到笔记本电脑，并与德州仪器 SmartRF Studio 7 (v.2.23.0) 一起使用，将数据保存到文本文件中。
接收天线
接收板
MCU，TMS，TCK
ADC
电源网
阻抗匹配
LDO
其实系统不复杂，但是却拓展到了胃部，一个全新的领域。文章还有很多可以写的东西，比如自动的这种导航，以及自我固定等，我觉得如果有相关的研究需求，一篇SCI不是问题。
耗时一个小时多些，感觉又浪费了我的生命。
代码语言：javascript复制https://webvpn.xjtu.edu.cn/https/77726476706e69737468656265737421e7e056d229317c456c0dc7af9758/articles/s41928-024-01160-whttps://www.researchgate.net/publication/380372464_An_ingestible_device_for_gastric_electrophysiology/download
