Miniature EPR sensor for on-site oximetry
用于现场血氧测定的微型 EPR 传感器
基本信息
- 批准号:9281723
- 负责人:
- 金额:$ 17.52万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-06-01 至 2020-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAnimal ModelAreaArtsBloodBlood flowCaliberCardiovascular DiseasesCardiovascular systemClinicClinicalComplexCouplingCrystallizationDataDetectionDevelopmentDevicesDiagnosisDiseaseElectron Spin Resonance SpectroscopyElectronicsEnvironmentFutureGoalsHome environmentHyperbaric OxygenationHypoxiaImageImplantIn VitroKnowledgeLengthMagnetic ResonanceMagnetic Resonance ImagingMalignant NeoplasmsMeasurementMeasuresMethodsMolecularMonitorNeedle biopsy procedureOxygenOxygen saturation measurementPathologyPatientsPerformancePermeabilityPhysiologic pulsePolymersProceduresPulse OximetryRiskSafetySamplingSensitivity and SpecificityShapesSideSignal TransductionSiliconesSiteSkinSpecificitySurfaceSystemTechniquesTechnologyTemperatureThinnessTimeTissuesTreatment outcomeWorkWound Healingbasebiomaterial compatibilityblood oxygen level dependentclinically relevantclinically significantdesigndiagnostic assayimplanted sensorimprovedin vivoinnovationinterestmagnetic fieldminiaturizenoveloutcome forecastportabilityprogramssensortargeted treatmenttissue oxygenationtooltreatment siteusabilitywound
项目摘要
Abstract
Knowledge of tissue oxygen level has enormous clinical significance in the diagnosis, prognosis,
and treatment of several pathologies including cardiovascular disease, cancer, and wound
healing. However, there is an unmet need for devices that can measure tissue oxygen in patients
with a reasonable degree of accuracy, reliability, and robustness. Although a number of methods
are considered applicable for oxygen measurements in patients, they lack the ability to make
repeated measurements to monitor temporal changes during or post-therapy. Electron
paramagnetic resonance (EPR)-based oximetry offers certain unique advantages over other
methods, including high accuracy, high sensitivity to pO2 and high functional specificity.
Unfortunately, the use of EPR-based techniques for clinical purposes still needs to address a
number of fundamental issues, most notably the restrictions that arise from existing hardware.
Most conventional EPR systems are large, bulky units with restrictive spacing between the
magnet poles. Importantly, patients must be brought to the EPR facility for oxygen measurements.
Hence, considerable changes in EPR hardware are necessary to make this technology more
appealing and available by bedside or at treatment site from a clinical standpoint. The overall goal
of this exploratory project is to develop a highly innovative miniature EPR device capable of
repeated monitoring of deep tissue pO2 in patients. We propose to construct a unique self-
contained compact EPR sensor system, called implantable oxygen sensor that can be used on
site in the clinic. In contrast to the existing EPR system, which requires a large external magnet,
our approach will use an ultra-small permanent magnet, which will be integrated within a resonator
holding the oxygen-sensing probe. The all-in-one implantable unit will be of 2-mm diameter and
6-mm length and will be driven by a novel compact spectrometer, based on state-of-the-art field
programmable gate array (FPGA) electronics. The specific aims of the two-year project are: (i) To
construct a miniature EPR sensor using permanent magnets, loop-gap resonator, and oxygen-
sensing crystal embedded in a silicone polymer attached to a compact, simple and affordable
pulse EPR spectrometer; (ii) To validate the EPR sensor performance in vitro and in vivo using
animal model. This unique device will enable continuous on-site and real-time monitoring of deep-
tissue pO2 and may become a vital tool for clinical use to optimize various therapies for improving
treatment outcomes.
抽象的
了解组织氧水平对于诊断、预后、
以及治疗多种疾病,包括心血管疾病、癌症和伤口
康复。然而,对能够测量患者组织氧的设备的需求尚未得到满足
具有合理程度的准确性、可靠性和稳健性。虽然方法很多
被认为适用于患者的氧气测量,但他们缺乏能力
重复测量以监测治疗期间或治疗后的时间变化。电子
与其他方法相比,基于顺磁共振 (EPR) 的血氧测定法具有某些独特的优势
方法,包括高精度、对 pO2 的高灵敏度和高功能特异性。
不幸的是,将基于 EPR 的技术用于临床目的仍然需要解决一个问题
许多基本问题,最明显的是现有硬件产生的限制。
大多数传统的 EPR 系统都是大型、笨重的装置,系统之间的间距有限。
磁极。重要的是,必须将患者带到 EPR 设施进行氧气测量。
因此,需要对 EPR 硬件进行相当大的改变,以使该技术更加适用。
从临床角度来看,它很有吸引力,并且可以在床边或治疗现场使用。总体目标
这个探索性项目的目的是开发一种高度创新的微型 EPR 装置,能够
反复监测患者深部组织的 pO2。我们建议构建一个独特的自我
包含紧凑型 EPR 传感器系统,称为植入式氧传感器,可用于
诊所内的站点。与需要大型外部磁铁的现有 EPR 系统相比,
我们的方法将使用超小型永磁体,它将集成在谐振器内
握住氧传感探头。一体式植入装置的直径为 2 毫米,
长度为 6 毫米,由基于最先进领域的新型紧凑型光谱仪驱动
可编程门阵列 (FPGA) 电子产品。这个为期两年的项目的具体目标是: (i)
使用永磁体、环隙谐振器和氧传感器构建微型 EPR 传感器
嵌入硅聚合物中的传感晶体连接到一个紧凑、简单且价格实惠的
脉冲EPR光谱仪; (ii) 使用以下方法验证 EPR 传感器的体外和体内性能
动物模型。这种独特的设备将能够对深部进行连续的现场实时监控。
组织 pO2 可能成为临床使用的重要工具,用于优化各种疗法以改善
治疗结果。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Compact electron spin resonance skin oximeter: Properties and initial clinical results.
紧凑型电子自旋共振皮肤血氧计:特性和初步临床结果。
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:3.3
- 作者:Cristea, David;Wolfson, Helen;Ahmad, Rizwan;Twig, Ygal;Kuppusamy, Periannan;Blank, Aharon
- 通讯作者:Blank, Aharon
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
PERIANNAN KUPPUSAMY其他文献
PERIANNAN KUPPUSAMY的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('PERIANNAN KUPPUSAMY', 18)}}的其他基金
EPR scanner for tumor oximetry in the clinic
用于临床肿瘤血氧测定的 EPR 扫描仪
- 批准号:
10586942 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
Multimodal Marker for imaging oximetry in radiotherapy
用于放射治疗中成像血氧测定的多模态标记物
- 批准号:
10818101 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
Project 2: Direct & Repeated pO2 Measurements for Cancer using EPR Oximetry with
项目2:直接
- 批准号:
8795076 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
ESR MICROSCOPY OF MOLECULAR PROBES IN CELLS AND POLYMERIC MATERIALS
细胞和聚合物材料中分子探针的 ESR 显微镜
- 批准号:
8364105 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
PTENuating Restenosis: An Innovative PTEN Promoter for Cardioprotection
PTENuating 再狭窄:用于心脏保护的创新 PTEN 启动子
- 批准号:
7579242 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
PTENuating Restenosis: An Innovative PTEN Promoter for Cardioprotection
PTENuating 再狭窄:用于心脏保护的创新 PTEN 启动子
- 批准号:
7878602 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
Novel trityl probes for measurement and bi-modal imaging of superoxide
用于超氧化物测量和双模态成像的新型三苯甲基探针
- 批准号:
8063940 - 财政年份:2008
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
相似国自然基金
髋关节撞击综合征过度运动及机械刺激动物模型建立与相关致病机制研究
- 批准号:82372496
- 批准年份:2023
- 资助金额:48 万元
- 项目类别:面上项目
探索在急性呼吸窘迫综合征动物模型和患者长时间俯卧位通气过程中动态滴定呼气末正压的意义
- 批准号:82270081
- 批准年份:2022
- 资助金额:76 万元
- 项目类别:面上项目
脆性X综合征动物模型中异常视觉信息处理和视觉注意力的神经环路机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
无菌动物模型与单细胞拉曼技术结合的猴与人自闭症靶标菌筛选及其机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
雌激素抑制髓系白血病动物模型中粒细胞异常增生的机制
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Dissemination of the Human Neocortical Neurosolver (HNN) software for circuit level interpretation of human MEG/EEG
传播用于人类 MEG/EEG 电路级解释的人类新皮质神经解算器 (HNN) 软件
- 批准号:
10726032 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
A computational model for prediction of morphology, patterning, and strength in bone regeneration
用于预测骨再生形态、图案和强度的计算模型
- 批准号:
10727940 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
Prototype development and validation of soft robotic sensor arrays for mapping cardiac arrhythmia
用于绘制心律失常的软机器人传感器阵列的原型开发和验证
- 批准号:
10722857 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别:
Computational and theoretical understanding of regulatory mechanisms shaping natural vision
对塑造自然视觉的调节机制的计算和理论理解
- 批准号:
10723937 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 17.52万 - 项目类别: