Red Pitaya v medicinski industriji
STEMlab Red Pitaya se je izkazal za neprecenljivega pri razvoju najsodobnejših medicinskih instrumentov v različnih aplikacijah. Platforme Red Pitaya, ki so bile prvotno zasnovane za širši inženirski kontekst, so se brez težav vključile na področje znanosti o življenju ter omogočile inovacije in miniaturizacijo medicinskih rešitev.
Ključne uporabe Red Pitaya STEMlab v medicinski instrumentaciji vključujejo:
- Izdelava prototipov in preverjanje koncepta: STEMlab ponuja vsestransko platformo za hitro izdelavo prototipov medicinskih instrumentov, ki s kombinacijo analognih in digitalnih vhodov in izhodov omogoča hitro preizkušanje in ponovitev nastavitev senzorjev, obdelave signalov in uporabniških vmesnikov.
- Vmesnik senzorja: Senzorski vmesnik: omogoča nemoteno integracijo s številnimi senzorji, ki se uporabljajo v medicinskih pripomočkih, kot so bioelektrični senzorji (npr. EKG elektrode, EMG senzorji), temperaturni senzorji in optični senzorji, za zajemanje in analizo podatkov v realnem času.
- Obdelava signalov: Izkoriščanje visokozmogljivih ADC in zmogljivosti digitalne obdelave signalov za izvajanje zapletenih algoritmov za filtriranje signalov, ekstrakcijo značilnosti in strojno učenje pri analizi biomedicinskih signalov.
- Nadzor in avtomatizacija: Vgradnja v medicinske instrumente za nadzor aktuatorjev, črpalk, ventilov in drugih komponent. Razvijalcem omogoča izvajanje zaprtih nadzornih sistemov za uravnavanje parametrov, kot so pretok, tlak, temperatura in odmerjanje zdravil.
- beleženje in shranjevanje podatkov: Podpira lokalno shranjevanje podatkov in prenos v zunanje naprave ali strežnike v oblaku, kar je bistvenega pomena za dolgoročne trende podatkov, klinična preskušanja in skladnost z regulativnimi zahtevami pri razvoju medicinskih pripomočkov.
- Razvoj uporabniškega vmesnika: Omogoča razvijalcem ustvarjanje grafičnih uporabniških vmesnikov (GUI) po meri za medicinske pripomočke, kar izboljša interakcijo z uporabnikom in vizualizacijo podatkov s podatki v realnem času, kazalniki stanja, alarmi in interaktivnimi gumbi.
- Sodelovalni razvoj: Spodbujanje sodelovanja med raziskovalci, inženirji in zdravniki prek odprtokodnega okolja, pospeševanje inovacij in izmenjava najboljših praks na področju medicinske tehnologije.
Na splošno se Red Pitaya STEMlab izkaže kot vsestranska in stroškovno učinkovita platforma, ki spodbuja napredek v diagnostiki, spremljanju, terapiji in rehabilitaciji v medicinski industriji. Njegova prilagodljiva narava in robustne zmogljivosti ga naredijo nepogrešljivega za inovatorje, ki premikajo meje medicinske tehnologije.
Te uporabe dokazujejo vsestranskost in učinkovitost Red Pitaye, kar ga dela nepogrešljivo orodje za inženirje na teh področjih. Preberite več o njih spodaj.
Revolucija v biomedicinskem slikanju: Pripravna električna impedančna tomografija z Red Pitayo
Električna impedančna tomografija (EIT) se široko uporablja na biomedicinskem področju zaradi svojih prednosti, kot so nizki stroški, hitra odzivnost, varnost, odsotnost sevanja in neinvazivnost. Razvit je bil prenosni EIT sistem z uporabo Red Pitaye STEMlab za biomedicinske aplikacije. Red Pitaya STEMlab je vsestranska naprava, ki se uporablja za generacijo napetosti in zajem podatkov v okviru EIT sistema. Ta sistem vključuje modificiran Howlandov krog kot vir toka, ki ga nadzira napetost, modul analognega multiplexerja visoke hitrosti, 8-elektrodno matriko in osebni računalnik. Rezultati so potrdili, da lahko razvit prenosni EIT sistem, ki vključuje Red Pitayo STEMlab, meri biološka tkiva z visoko natančnostjo pri nizkih stroških.
Izkoristek Red Pitaye za napredno bioimpedančno spektroskopijo
Bioimpedančna spektroskopija (BIS) se na področju hibridizacije DNK odlikuje po svoji natančnosti pri opisovanju molekularnih interakcij. Pri tem inovativnem pristopu je bila ključnega pomena plošča STEMlab Red Pitaya, ki je olajšala zasnovo vrhunskega biosenzorja za zaznavanje zaporedja DNK. Ta projekt je vključeval optimizacijo geometrije biosenzorja za zmanjšanje celičnega faktorja (Kcell) z uporabo programske opreme CoventorWare za natančno modeliranje in načrtovanje. Poleg tega so bile za merjenje bioimpedančnih parametrov ključnega pomena zmogljivosti hitrega zajema podatkov na napravi STEMlab 125-14 Red Pitaya, kar je zagotovilo, da je bilo delovanje biosenzorja učinkovito in uspešno.
Projekt MICELI (Mikrofluidični, Električni, Impedance): Revolucija v testiranju na mestu oskrbe z Red Pitayo
Projekt MICELI (MICrofluidic, ELectrical, Impedance) je revolucionaren premik od tradicionalne obsežne laboratorijske opreme in prikazuje, kako kompaktna in visoko zmogljiva orodja spreminjajo medicinsko diagnostiko. Projekt, ki so ga podrobno predstavili Y. Roka-Moiia in drugi, prikazuje uporabo enote STEMlab podjetja Red Pitaya pri izdelavi prototipa naprednega impedančnega trombocitnega agregometra, ki se uporablja na mestu oskrbe. Ta inovativna naprava omogoča hitro in natančno analizo krvnih ploščic, ki so ključnega pomena za zdravje žil in obnovo tkiv.
Meritve EKG z Red Pitayo
Tony Bauer s katedre za radijske frekvence na Tehnični univerzi v Dresdnu je ploščo Red Pitaya predelal v zapleteno opremo za elektrokardiogram (EKG). Bauer je z oblikovanjem ščitnika po meri, ki ojača in očisti signal srčnega utripa, spremenil ploščo Red Pitaya v natančno orodje za izdelavo jasnih in natančnih grafov EKG.
16-kanalni sistem za električno impedančno tomografijo
Električna impedančna tomografija (EIT) vključuje vbrizgavanje majhnih tokov v telo prek vrste elektrod in merjenje nastalih napetosti. Spremembe prevodnosti tkiva se nato uporabijo za ustvarjanje slik delov telesa, podobno kot pri običajnem slikanju z magnetno resonanco, da se odkrijejo morebitne anomalije. Enota Red Pitaya je bila programirana v MATLAB-u za ustvarjanje izhodnega napetostnega signala, pridobivanje merilnih podatkov in pošiljanje digitaliziranih informacij v računalnik za naknadno obdelavo. Ta poskus dokazuje, da je lahko poceni nastavitev zelo učinkovita in da daje obetavne rezultate, ter ponazarja, kaj so enote Red Pitaya: kompaktne in zmogljive rešitve za skromen proračun.
Namizna magnetna resonanca: Projekt OCRA na MIT
Projekt OCRA (Open-source Console for Real-time Acquisition - odprtokodna konzola za zajem v realnem času) na MIT z inovativno in cenovno ugodno rešitvijo spreminja izobraževanje na področju MRI. Z uporabo plošče Red Pitaya in drugih cenovno dostopnih komponent je ekipa MIT razvila zelo učinkovito konzolo za MRI za manj kot 500 USD. Ti izobraževalni skenerji, ki se zdaj uporabljajo v 26 učilnicah MIT, imajo poljsko jakost 0,4 T in 1 cm slikovnega polja. OCRA omogoča študentom praktične izkušnje z MRI, hkrati pa prikazuje potencial odprtokodne tehnologije na področju naprednega slikanja.
Sprostitveni spektrometri NMR, ki jih poganja Red Pitaya: Mk3 in Mk4
Evolucijo NMR (jedrske magnetne resonance) spektroskopije spodbuja integracija enote Red Pitaya v spektrometre Lab-Tools Mk3 in Mk4. Tradicionalno je NMR spektroskopija zahtevala obsežno in visoko natančno opremo, omejeno na laboratorij. Vendar pa kompaktna velikost in močne zmogljivosti Red Pitaya spreminjajo to področje. Z vgradnjo te vsestranske enote na osnovi FPGA v svoje spektrometre je Lab-Tools ustvaril prenosne, visoko zmogljive naprave, ki omogočajo natančno analizo materialov na terenu. Modela Mk3 in Mk4, zdaj kompaktna kot kreditna kartica, predstavljata preskok proti bolj dostopni tehnologiji NMR, pripravljeni za terensko uporabo.
SDRLab 122-16 nadzor aplikacije MRI z nizkim poljem
Tehnologija slikanja z magnetno resonanco velja za eno najpomembnejših in najuporabnejših orodij za slikanje v svetu medicine. Jedro sistema MaRCoS ( MAgnetic Resonanca COntrol SSistem) je sestavljen iz enote Red Pitaya SDRLab 122-16. Njena dva analogna vhoda se uporabljata za digitalizacijo, medtem ko izhodi generirajo RF oddajne valove s pasovno širino približno 50 MHz, zaradi česar je primerna za protonsko MRI pri jakosti polja do 1,17 Tesla.
Red Pitaya v osrčju 3D robotskega ultrazvočnega sistema
Ultrazvočno slikanje je temeljni element medicinske diagnostike, saj ponuja varno in stroškovno učinkovito alternativo tradicionalni radiografiji in računalniški tomografiji. Za razliko od običajnega 2D ultrazvoka, ki se pri miselni konstrukciji 3D slike v veliki meri zanaša na operaterjevo spretnost, lahko z integracijo natančne postavitve sonde in naprednih orodij za pridobivanje podatkov digitalno prikažemo podrobne 3D slike za temeljito analizo. Philipsova raziskovalna platforma Wearable Ultrasound Platform (WUP) uporablja enoto Red Pitaya STEMlab 125-14, ki je znana po svoji 14-bitni ločljivosti, kot osrednji element tega najsodobnejšega sistema. Ta integracija povečuje natančnost in zanesljivost 3D ultrazvočnega slikanja, zmanjšuje človeške napake in pospešuje medicinsko diagnostiko.
Interfejs med možgani in računalnikom z Red Pitayo STEMLab 125-10
Interfejsi med možgani in računalniki (BCI) spreminjajo način, kako ljudje komunicirajo z računalniki, saj interpretirajo možganske signale za neposredno komunikacijo. Sprva navdihnjeni z medicinskimi aplikacijami, BCI zdaj razširjajo svoj potencial na zabavo, igranje iger, avtomatizacijo doma in izboljšanje človeka. Priljubljena metoda BCI vključuje prepoznavanje možganskih signalov, povezanih z zamišljenimi gibi, z uporabo EEG signalov. V tem projektu je bila implementirana arhitektura na osnovi EEGNet na FPGA sistema na čipu (SoC) Xilinx Zynq 7010, osnovne komponente Red Pitaya STEMlab 125-10. Ta integracija prikazuje močne zmogljivosti Red Pitaya pri napredovanju BCI tehnologije in odpira nove možnosti za interakcijo med človekom in računalnikom.
Magnetno slikanje delcev z Red Pitayo: Prihodnost medicinske diagnostike
Tomografski načini slikanja, kot sta MRI in CT, so bistveni za diagnosticiranje različnih zdravstvenih stanj. Magnetno slikanje z magnetnimi delci, nova tehnika, ki temelji na označevalcih, meri koncentracijo označevalcev v krvnem obtoku. Vodilni pri tej inovaciji sta Inštitut za biomedicinsko slikanje pri Univerzitetnem medicinskem centru Hamburg-Eppendorf (UKE) in Tehnična univerza Hamburg (TUHH). Skupaj s svojim odprtim programskim skladom, strežnikom Red Pitaya DAQ Server, uporabljajo STEMlab 125-14 za ustvarjanje skalabilnega in prilagodljivega sistema za generiranje in zajemanje signalov v svojih raziskavah.
Red Pitaya STEMlab pomaga medicini z novimi celicami poročevalkami (PATENT US10751715B1)
Preskusi z reporterskimi celicami so uporabne sonde za ugotavljanje biološke funkcije celice, ki dajejo informacije o stanju celice. Te vrste informacij ni mogoče enostavno pridobiti z drugimi vrstami preskusov, kot so preskusi vezave ali barvanja celične površine. Medtem ko se testi z reporterskimi celicami izvajajo v obliki reakcijskih vdolbinic ali pretočne citometrije, se preiskava stanja vsaj ene celice ne izvaja zlahka. To področje je treba izboljšati, da bi podprli temeljne biološke raziskave, farmacevtske raziskave in razvoj, medicinsko diagnostiko in zdravljenje ter bioprodukcijo celic, ki izražajo uporabne biološke/kemične vrste.
STEMLAB Red Pitaya, ki se uporablja za odkrivanje antigenov na sintetičnih površinah in spreminjanje površin za aktivacijo limfocitov T (PATENT US20200299351A1)
Na področju bioznanosti in sorodnih področjih je lahko spreminjanje površin aparatov, naprav in materialov, ki prihajajo v stik z biomateriali, kot so biomolekule in biološki mikroobjekti, zelo koristno. Ta patent opisuje reagente in metode za modifikacijo in funkcionalizacijo površin, namenjene aktiviranju limfocitov T. V nekaterih aplikacijah se enota Red Pitaya uporablja za merjenje ojačane napetosti na mikrofluidni napravi in ustrezno prilagodi svojo lastno izhodno napetost, da se zagotovi, da izmerjena napetost ustreza želeni vrednosti.
Red Pitaya plošča STEMlab za analizo bioloških vzorcev (PATENT WO2021097449A1)
V tem patentnem dokumentu so opisane metode, sistemi in izdelki za analizo bioloških vzorcev. Podrobno opisuje postopek prepoznavanja bioloških vzorcev v več interesnih območjih znotraj mikrofluidne naprave, določanje ene ali več vrst interesnih območij, ocenjevanje več značilnosti bioloških vzorcev in štetje vzorcev v interesnem območju z uporabo konvolucijske nevronske mreže.
Red Pitaya za odkrivanje in izolacijo bioloških delcev (PATENT US20210331166A1)
Ta patentni dokument opisuje metodo in napravo za izolacijo bakterijskih delcev v vzorcu. Sistem uporablja posodo z materialom v začasni poziciji za blokiranje tekočin, da zniža odprtino v posodi. Vključuje ločilno sredstvo z nižjo električno prevodnostjo in višjo fizično gostoto kot vzorec, postavljeno nad material. Ta nastavitev podpira koncentracijo vzorca po tem, ko vzorec preide skozi ločilno sredstvo in je izpostavljen centrifugalni sili. Ogrevalni element likvidira material, da omogoči pretok v komoro, kjer matrica elektrod privlači in zadržuje predmetne delce. Ta sistem omogoča hitro zaznavanje in izolacijo delcev iz različnih virov, vključno z živalmi, ljudmi, okoljem, bioindustrijskimi reaktorji ali objekti za proizvodnjo hrane in pijače. Zahteva relativno majhne volume in kratke inkubacijske čase, kar pripelje do strukturno intactnih delcev za nadaljnjo analizo. Testiranje se lahko izvede v eni sami enoti, kar zmanjšuje manipulacijo tehnika, število korakov in križno kontaminacijo.
Red Pitaya STEMlab za določanje afinitete molekula (PATENT US20210270817A1)
Ta patentni dokument opisuje metodo in napravo za ugotavljanje afinitete vezave med prvo in drugo molekulo v mikrofluidni napravi. Enota Red Pitaya se uporablja za generiranje valovne oblike in za dovajanje ojačane napetosti v preskušano mikrofluidno napravo. V nekaterih izvedbah je enota Red Pitaya konfigurirana za merjenje ojačane napetosti na mikrofluidni napravi in nastavitev izhodne napetosti na želeno vrednost.
Red Pitaya, vključena v proizvodnjo celičnih zdravil (PATENT US20220325240A1)
V tem patentnem dokumentu je opisan postopek za izdelavo kartuš, ki se uporabljajo za izdelavo populacije celic, primernih za celično zdravljenje. Te celice lahko vključujejo imunološke tipe, kot so limfociti T, vključno z endogenimi limfociti T (ETC), limfociti, ki infiltrirajo tumor (TIL), celicami CAR T, celicami TCR ali drugimi inženirskimi celicami T. Opisani sistemi in metode so lahko v veliki meri avtomatizirani. Enota Red Pitaya je konfigurirana za merjenje ojačane napetosti na mikrofluidnih napravah.