Intravascular Deployment of a Wirelessly Powered Micro-Pacer

无线供电微型起搏器的血管内部署

基本信息

  • 批准号:
    10358490
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-02-05 至 2024-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Despite recent advances in implantable biomedical devices, the utilization of wireless power delivery continues to be a challenge due to anatomical size constraints that limit sufficient power transfer. In addition to pacemakers, implantable stimulators, including neuromodulation devices used for spinal cord, deep brain, and peripheral nerve stimulation, are confined by the same lead-based architecture. Thus, developing wireless power transfer for implantable devices, including the pacemaker, has the potential to mitigate a host of device- related complications. A primary challenge in inductively powered biomedical devices remains in developing a micro-scale receiver antenna with sufficient power output while minimizing transmitter power consumption over an anatomically and wirelessly feasible range. Eliminating the pacing leads, bulky batteries, fixation-associated mechanical burden, and repeated procedures for battery replacement and device retraction remains an unmet clinical need. In this context, we seek to advance a long-range inductively powered wireless and batteryless micro (µ)-system with sufficient power for pacing functionality. Our encouraging preliminary results support the feasibility of a pacing system with a subcutaneous unit and micro-scale pacer unit to induce sufficient power transfer for ex vivo pacing to a porcine heart. We hereby address the fundamental constraints of in vivo long- range pacing using an intravascular micro-pacing system. Our objective is to integrate advanced antenna and circuit design into a pacer system to enable intravascular deployment of wirelessly powered µ-pacer to the anterior cardiac vein (ACV) for pacing. Our goal is to eliminate the device fixation- and lead-related mechanical complications for optimal power transfer efficiency. To deliver our objective, we have three aims. In Aim 1, we will demonstrate the fundamental µ-antenna design and fabrication to enhance power transfer efficiency. In Aim 2, we will integrate CMOS technology and the novel parylene-on-oil encapsulation to enable intravascular deployment. In Aim 3, we will demonstrate the µ-pacer for real-time intravascular pacing in our pre-clinical model. Successful deployment of this wireless power transmission system provides the theoretical and experimental framework to overcome the anatomical size constraints that limit sufficient power transfer with translational implications for both cardiac and non-cardiac stimulation.
抽象的 尽管植入式生物医学设备最近取得了进展,但无线电力传输的利用仍在继续 由于解剖尺寸的限制限制了足够的功率传输,这成为一个挑战。 起搏器、植入式刺激器,包括用于脊髓、深部大脑和 周围神经刺激受到相同的基于引线的架构的限制,因此,开发无线。 包括起搏器在内的植入式设备的电力传输有可能减轻许多设备的影响 感应供电生物医学设备的主要挑战仍然是开发一种 微型接收器天线具有足够的功率输出,同时最大限度地减少发射器功耗 解剖学和无线可行的范围消除了起搏导线、笨重的电池、固定相关的。 机械负担以及电池更换和设备收回的重复程序仍然没有得到满足 在这种背景下,我们寻求推进远程感应供电无线和无电池。 微(μ)系统具有足够的起搏功能功率,我们令人鼓舞的初步结果支持了这一点。 具有皮下单元和微型起搏器单元的起搏系统诱导足够功率的可行性 我们特此解决了体内长期起搏的基本限制。 我们的目标是集成先进的天线和血管内微起搏系统。 将电路设计到起搏器系统中,使无线供电的 µ-起搏器能够在血管内部署到 我们的目标是消除与设备固定和导线相关的机械装置。 为了实现我们的目标,我们在目标 1 中设定了三个目标。 将展示基本的 µ 天线设计和制造,以提高功率传输效率。 目标 2,我们将集成 CMOS 技术和新型聚对二甲苯油封装,使血管内 在目标 3 中,我们将在临床前演示用于实时血管内起搏的 µ-pacer。 该无线电力传输系统的成功部署提供了理论和基础。 实验框架克服了限制足够功率传输的解剖尺寸限制 对心脏和非心脏刺激的转化意义。

项目成果

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