[go: up one dir, main page]

ES2575731B1 - Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas - Google Patents

Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas Download PDF

Info

Publication number
ES2575731B1
ES2575731B1 ES201531877A ES201531877A ES2575731B1 ES 2575731 B1 ES2575731 B1 ES 2575731B1 ES 201531877 A ES201531877 A ES 201531877A ES 201531877 A ES201531877 A ES 201531877A ES 2575731 B1 ES2575731 B1 ES 2575731B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
synthetic model
model according
synthetic
acetonitrile
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES201531877A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2575731A1 (es
Inventor
Narcís CARDONA MARCET
Sergio CASTELLÓ PALACIOS
Alejandro FORNÉS LEAL
Concepción GARCÍA PARDO
Ana VALLÉS LLUCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad Politecnica de Valencia
Original Assignee
Universidad Politecnica de Valencia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Politecnica de Valencia filed Critical Universidad Politecnica de Valencia
Priority to ES201531877A priority Critical patent/ES2575731B1/es
Publication of ES2575731A1 publication Critical patent/ES2575731A1/es
Priority to PCT/ES2016/070912 priority patent/WO2017109252A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2575731B1 publication Critical patent/ES2575731B1/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08Measuring electromagnetic field characteristics
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30Anatomical models

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Instructional Devices (AREA)

Abstract

Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas.#La presente invención se refiere a modelos sintéticos o phantoms de tejido y órganos biológicos compuesto principalmente por cloruro sódico y acetonitrilo en disolución o embebidos en una matriz polimérica y a su uso para testar los posibles efectos de las ondas electromagnéticas en los seres vivos, particularmente en el rango de frecuencias de 0,5 a 18 GHz.

Description

5
10
15
20
25
30
Modelo sintetico de tejidos bioloqicos para la evaluacion de la transmision inalambrica de ondas electromagneticas
DESCRIPCION
La presente invention se refiere a modelos sinteticos de tejido y organos biologicos compuesto principalmente por cloruro sodico y acetonitrilo en disolucion o embebidos en una matriz polimerica y a su uso para testar los posibles efectos de las ondas electromagneticas en los seres vivos, particularmente en el rango de frecuencias de 0,5 a 18 GHz.
ESTADO DE LA TECNICA
Existe un interes creciente en emplear dispositivos de telecomunicaciones, bien sea como capsulas de administration oral o como sensores o sistemas de monitorizacion medicos implantables, de corta o larga vida, para registrar information biologica del interior del organismo y poderla transmitir al exterior, con el fin de realizar un diagnostico cllnico o ajustar el tratamiento medico ante una patologla cronica con mayor precision. Para ello, dichos dispositivos se comunican inalambricamente enviando ondas electromagneticas a traves del cuerpo, que se comporta como medio de transmision. Para poder desarrollar y testear dispositivos de este tipo antes de su comercializacion, se hace necesaria, llegado cierto punto, la experimentation animal y en humanos.
Para evitar recurrir a la experimentacion animal o humana (lo que se suele denominar ensayos in vivo), se ha desarrollado un modelo sintetico (llamado phantom o fantoma en castellano) que se basan en mezclas de distintos componentes cuyas concentraciones se ajustan para simular distintos tejidos humanos y organos, y que evita en parte tener que recurrir a los de ensayos in vivo.
El phantom consiste en una mezcla llquida, que puede estar contenida en el recipiente con las forma y dimensiones que interese, por ejemplo las del organo que imita, o bien puede estar contenida un gel conformable con la forma y dimensiones de interes, capaz de albergar llquidos o mezclas de los mismos en el retlculo polimerico.
5
10
15
20
25
30
El documento JP2012110563A describe un phantom para evaluacion de la influencia de la descarga de ondas electromagneticas en un dispositivo medico implantado. El llquido empleado tiene una constante dielectrica similar a la del cuerpo humano y se utiliza para rellenar el phantom hasta una posicion mas elevada que el dispositivo medico.
El documento JP2006251012A se refiere a un phantom equivalente a un cuerpo vivo, utilizado para investigar la influencia de las ondas electromagneticas de dispositivos electronicos domesticos, como moviles, television, etc., sobre el cuerpo humano. El phantom comprende un peso especlfico de electrolitos y pollmeros absorbedores de agua. Se menciona como ventaja la estabilidad del phantom en rangos de frecuencia de onda amplios.
El documento KR20000015490A divulga un phantom humano y una celula de phantom humano de cerebro, craneo, y tejido muscular, para evaluar el efecto electromagnetico.
El documento JPH0546074A describe un llquido biologico para la simulacion electrica del cuerpo que comprende una solucion electrolltica y un compuesto organico polar cerrados hermeticamente en un recipiente con transmitancia electromagnetica especlfica (al menos 0,9). El compuesto organico comprende preferiblemente un alcohol monovalente o polihldrico. El llquido permite mantener la constante dielectrica a traves de un intervalo amplio, simulando de forma precisa las caracterlsticas del cuerpo humano.
Aunque se han desarrollado phantoms para organos como musculo, cerebro, piel o tejido adiposo, no se han conseguido para hlgado, corazon pancreas, colon o cartllago. Ademas, teniendo en cuenta la amplitud de frecuencias en la radiacion electromagnetica de los distintos dispositivos que nos rodean, es necesario disponer de phantoms adecuados para determinar las repercusiones de ciertos rangos de frecuencias en tejidos biologicos.
5
10
15
20
25
30
DESCRIPCION DE LA INVENCION
Los inventores han desarrollado un modelo sintetico de tejidos biologicos u organos basado en una disolucion acuosa de NaCl, acetonitrilo y un disolvente cuyas concentraciones se ajustan para simular distintos tejidos humanos y organos, en lo que se refiere a sus propiedades electromagneticas, permitividad relativa y conductividad dielectrica y conductividad. Este modelo ofrece varias ventajas: evitarla en parte tener que recurrir a la experimentation animal o humana para testear dispositivos inalambricos que se prevea emplear como sensores o sistemas de monitorizacion implantables, se controlarla mejor los experimentos y se evitarla la dependencia de la senal con el individuo bajo estudio.
Este modelo serla de aplicacion en la evaluation ex vivo (sin hacer uso de modelos animales o humanos) de la propagation de ondas electromagneticas de dispositivos o sistemas desarrollados o en desarrollo, tanto para la comunicacion hacia el exterior del cuerpo desde el interior, como de uso externo, en la banda de frecuencias UWB (ultrawide band) que comprende de 0,5 a 18 GHz.
En un primer aspecto, la presente invention se refiere a un modelo sintetico de tejidos biologicos formado por una disolucion que comprende:
- una sal que se selecciona de entre cloruro sodico, cloruro potasico o bromuro sodico en una proportion del 0 al 5% en peso respecto al total,
- acetonitrilo en una proporcion de 10 a 70% en peso respecto al total,
- al menos un disolvente polar en una proporcion de entre 30 a 90%.
Las proporciones de cada uno de los componentes se calculan y se anaden de forma que la suma de estos alcance el 100%.
En el modelo sintetico de la presente invencion puede usarse cualquier sal que se disocie en iones al disolverse en un disolvente polar, aunque preferiblemente dicha sal es cloruro sodico.
En una realization preferida, el modelo sintetico de la invencion esta formado por una mezcla llquida que comprende:
5
10
15
20
25
30
- cloruro sodico, cloruro potasico o bromuro sodico, en una proportion del 0 al 5% en peso respecto al total,
- acetonitrilo en una proportion de 10 a 60% en peso respecto al total,
- al menos un disolvente polar, en una proportion de entre 40 a 90%.
En una realization preferida, las mencionadas disoluciones que forman el modelo pueden estar contenidas en un gel polimerico de origen natural o sintetico. Los pollmeros empleados pueden ser de la familia de los acrilatos, acrilamidas, hidroxiacrilatos, alginato, quitosano, acido hialuronico u otros no degradables para evitar su deterioro con el tiempo. Estos materiales se obtienen por polimerizacion radicalaria convencional, a partir del monomero o monomeros correspondientes al pollmero en cuestion, en presencia de un reactivo iniciador de dicha reaction de polimerizacion (peroxido de benzoilo, o benzolna, por ejemplo) y un reticulador (etilenglicol dimetacrilato, por ejemplo), en el molde adecuado para el tejido u organo a simular. Tambien se podrla emplear otros geles pocos reticulados con alta afinidad por el agua, usados convencionalmente como phantoms, como la gelatina o agar, para embeberlos de la mezcla llquida.
En otra realization preferida, el disolvente polar se selecciona de entre agua, etanol o acetona.
En otra realization preferida, el modelo comprende un agente biocida que se incorpora a la mezcla de acetonitrilo o al gel polimerico en el que se embebe dicha mezcla, con el fin de prolongar la vida del modelo evitando la proliferation bacteriana. Estos biocidas pueden ser de origen biologico o qulmico. En una realization mas preferida, el agente biocida es la azida de sodio.
Otro aspecto de la invention se refiere al uso del modelo sintetico segun se ha descrito anteriormente para la simulation del comportamiento de tejidos biologicos en la banda de frecuencias de 0,5 a 18 GHz.
El tratamiento matematico realizado a los datos obtenidos con la sonda coaxial con una baterla exhaustiva de disoluciones en las que se ha variado sistematicamente la concentration de cada uno de sus componentes por separado, permite obtener la
5
10
15
20
25
30
formulacion optima para preparar phantoms ‘a la carta’, con la composition qulmica optima para simular el tejido u organo que sea de interes: musculo, hlgado, u otros.
La hipotesis de que con estos sistemas se puede obtener analogos de tejidos u organos humanos desde el punto de vista electromagnetico se fundamenta, por un lado, (a) en los resultados obtenidos empleando una sonda coaxial de comunicaciones, que atestiguan que el espectro de permitividad relativa real e imaginaria de las mezclas llquidas preparadas se ajusta al descrito en la literatura para diversos tejidos humanos (musculo, corazon, pancreas, colon, hlgado, cartllago) en el rango de frecuencias entre 0,5 y 18 GHz, y por otro lado que (b) es posible obtener los geles con la forma y dimensiones de interes mediante su polimerizacion en el molde apropiado, y (c) es posible incorporar las mezclas llquidas a estas redes polimericas capaces de hinchar en presencia de ellas.
Otro aspecto de la invention se refiere al procedimiento de obtencion del modelo sintetico descrito anteriormente que comprende las siguientes etapas:
a) preparation de la mezcla llquida por adicion de los componentes segun se han descrito anteriormente y
b) mezclado y agitation de la disolucion preparada en (a), en frasco cerrado.
En una realization preferida, este procedimiento comprende la adicion de un biocida a la mezcla llquida en el momento de su preparacion.
Las disoluciones (mezclas llquidas) se preparan a partir de las concentraciones establecidas en la formulacion, por pesada. Es decir, con la masa de disolucion que se pretende preparar y las concentraciones masicas de cada componente, se calcula en primer lugar la masa de cada componente a emplear. Luego se pesa cada cantidad en una balanza de precision y se va incorporando a un frasco de vidrio que luego se cierra y se mantiene en agitacion, empleando un agitador magnetico, durante una hora para asegurar la correcta mezcla de todos los componentes.
En una realizacion preferida, cuando el modelo comprende el gel polimerico en el que luego se incorpora la solution que contiene acetonitrilo, el procedimiento de obtencion del modelo sintetico comprende las siguientes etapas:
5
10
15
20
25
30
a) preparation de una mezcla reactiva que comprende al menos un monomero formador del polimero final, un iniciador y un agente entrecruzante, y posterior agitation de esta mezcla;
b) polimerizacion de la mezcla reactiva en un molde;
c) preparation de la mezcla liquida por adicion de los componentes segun se han descrito anteriormente, y posterior mezclado y agitation de dicha mezcla, e
d) inmersion del producto obtenido en (b) una vez desmoldado en la mezcla liquida obtenida en (c) para su hinchado hasta equilibrio (cuando ya no es capaz de absorber mas liquido).
En el caso de los geles, en primer lugar se preparan las redes polimericas. Esto se hace empleando el monomero del polimero en cuestion, un iniciador de la reaction de polimerizacion y un agente entrecruzante (para evitar la posterior disolucion del polimero). Se mezclan en las proporciones establecidas, y tras agitar una hora se dispone la mezcla en un molde con la forma del organo o tejido que nos interese recrear. Se lleva a cabo la reaction de polimerizacion y luego se eliminan las trazas de monomero residual por lavado en etanol o etanol/agua hirviendo en varios pasos. Finalmente se seca el polimero empleando un desecador de vatio para garantizar la elimination del disolvente de lavado. A continuation, para obtener el phantom, se sumergiria el xerogel para su hinchado hasta equilibrio en la mezcla liquida con la formulation establecida, hasta llegar al equilibrio de hinchado, es decir, hasta que pase suficiente tiempo como para que no se absorba mas liquido.
A lo largo de la description y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras caracteristicas tecnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y caracteristicas de la invention se desprenderan en parte de la description y en parte de la practica de la invention. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustracion, y no se pretende que sean limitativos de la presente invention.
5
10
15
20
25
30
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
FIG. 1. Muestra la permitividad relativa de 0,5 a 18 GHz del phantom del musculo comparado con el modelo de Gabriel y con una disolucion 1M de sacarosa. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte imaginaria: factor de perdidas (derecha).
FIG. 2. Muestra la permitividad relativa de 0,5 a 18 GHz del phantom del corazon comparado con el modelo de Gabriel. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte maginaria: factor de perdidas (derecha).
FIG. 3. Muestra la permitividad relativa de 0,5 a 18 GHz del phantom del pancreas comparado con el modelo de Gabriel. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte imaginaria: factor de perdidas (derecha).
FIG. 4. Muestra la permitividad relativa en la banda UWB del phantom del colon comparado con el modelo de Gabriel. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte imaginaria: factor de perdidas (derecha).
FIG. 5: Muestra la permitividad relativa de 0,5 a 18 GHz del phantom del hlgado comparado con el modelo de Gabriel. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte imaginaria: factor de perdidas (derecha).
FIG. 6: Muestra la permitividad relativa de 0,5 a 18 GHz del phantom del cartllago comparado con el modelo de Gabriel. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte imaginaria: factor de perdidas (derecha).
FIG. 7: Muestra la permitividad relativa en la banda UWB del phantom gel del hlgado comparado con el modelo de Gabriel. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte imaginaria: factor de perdidas (derecha).
FIG. 8: Muestra la permitividad relativa en la banda UWB del phantom gel del corazon comparado con el modelo de Gabriel. Parte real: constante dielectrica (izquierda), parte imaginaria: factor de perdidas (derecha).
5
10
15
20
25
30
EJEMPLOS
A continuation se ilustrara la invention mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la efectividad del producto de la invention.
En primer lugar se muestran como ejemplo algunos de los phantoms llquidos sintetizados:
EJEMPLO 1
En la Figura 1, se muestran las graficas correspondientes al phantom del musculo, que es el tejido considerado como mas importante desde el punto de vista de conseguir imitar, ya que representa una parte muy voluminosa del cuerpo y es donde probablemente se implantaran mas sensores en un futuro. La composition de este phantom es 54,98%wt acetonitrilo (Scharlab), 1,07%wt NaCl (99% pureza; Panreac) en agua desionizada; la mezcla se preparo como se ha descrito mas arriba. El espectro se obtuvo empleando una sonda coaxial terminada en abierto. Se ha representado junto al modelo de Gabriel [C. Gabriel, “Compilation of the Dielectric Properties of Body Tissues at RF and Microwave Frequencies” Environ. Heal., no. June, p. 21, 1996. S. Gabriel, R. W. Lau, and C. Gabriel, “The dielectric properties of biological tissues: II. Measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz" Phys. Med. Biol., vol. 41, pp. 2251-2269, 1996.], en este caso en el rango entre 0,5 y 18 GHz, para apreciar el nivel de aproximacion y junto a una disolucion 1M de sacarosa, que es la solution adoptada hasta el momento en la mayorla de publicaciones para imitar el musculo. La aproximacion que se consigue con el phantom propuesto es casi perfecta, mucho mejor que la obtenida con una disolucion de sacarosa.
EJEMPLO 2
El phantom de corazon, otro tejido con alto contenido en agua y propiedades similares a las del musculo, se preparo con 49,94%wt acetonitrilo, 1,58%wt NaCl en agua desionizada. En la Figura 2 se muestran las curvas de la constante dielectrica y del factor de perdidas del phantom, de nuevo comparado con los espectros del musculo cardiaco segun Gabriel, y en el rango de frecuencias entre 0,5 y 18 GHz.
5
10
15
20
25
30
En este caso, se obtuvo una pendiente mas pronunciada que el musculo en la parte real, pero la maxima desviacion producida es de una unidad en la parte real en las frecuencias inicial y final medidas, siendo el factor de perdidas identico.
EJEMPLO3
El phantom de pancreas se preparo como una disolucion acuosa de 44,49%wt acetonitrilo y 1,09%wt NaCl. Los espectros del phantom y del tejido segun Gabriel se muestran en la Figura 3, de nuevo entre 0,5 y 18 GHz.
La aproximacion del modelo sintetico al comportamiento real de los tejidos es elevada, ya que la parte real sigue la misma tendencia en la calda y solo hay una desviacion de alrededor de una unidad, que esta dentro del rango de la variacion producida por cambios de temperatura, asl que no es significativa. El factor de perdidas tiene una curva practicamente identica al modelo de Gabriel, por lo que la aproximacion en esta parte es incluso mejor a la de la real.
EJEMPLO 4
El phantom de colon se obtuvo, por un lado con una mezcla de 52,29%wt acetonitrilo y 1,42%wt NaCl en agua desionizada, o aun mejor, con una mezcla 48,5%wt acetonitrilo, 1,165%wt NaCl y 2,5%wt etanol (Scharlab) en agua desionizada. Se muestran en la Figura 4 ambos espectros junto con el de colon segun Gabriel.
Con el etanol se consigue asemejar mas la curva del phantom a la del tejido real sin afectar de manera notable a los valores de la constante dielectrica ni al factor de perdidas. A pesar de ser una pequena cantidad de etanol, la calda que produce en la curva de la parte real es significativa, debido a que su frecuencia de relajacion es mucho menor tanto a la del agua como a la del acetonitrilo. Anadiendo cantidades mas importantes de etanol se podrlan conseguir valores que no son posibles limitando las disoluciones a agua, acetonitrilo y sal.
El acetonitrilo y el etanol reducen la constante dielectrica del agua a todas las frecuencias, aunque el etanol lo hace de un modo mayor. Al mismo tiempo que reducen el valor de la parte real, el acetonitrilo reduce la pendiente y el etanol la aumenta, asl que en este sentido tienen comportamientos opuestos. El NaCl baja las
5
10
15
20
25
30
curvas sin modificar la pendiente, aunque su influencia mas bien se centra en la parte imaginaria. En la parte imaginaria tambien tienen comportamientos diferentes. Mientras que el acetonitrilo baja las perdidas del agua a todas las frecuencias, el etanol las aumenta y su incorporation a altas proporciones puede provocar que el maximo de perdidas se produzca dentro del rango UWB. El NaCl aumenta el factor de perdidas unicamente a las primeras frecuencias estudiadas, convergiendo en un punto a las mas altas, en las que la sal no ejerce ninguna influencia. El unico modo de regular las perdidas a altas frecuencias es, pues, variando la proportion de acetonitrilo.
EJEMPLO5
El phantom de hlgado se obtuvo con una mezcla de 51%wt acetonitrilo, 0,95%wt NaCl y 17%wt etanol en agua desionizada. Se muestra en la Figura 5 su espectro junto con el de hlgado segun Gabriel, entre 0,5 y 18 GHz.
En la parte real no se consiguio la misma pendiente que el modelo de Gabriel, aunque con un nivel de acercamiento muy elevado y una desviacion minima a todas las frecuencias La solution hubiese sido anadir mas acetonitrilo, que baja los valores y reduce la pendiente, pero eso habrla bajado el factor de perdidas a altas frecuencias, cosa que no es de interes.
EJEMPLO 6
Entre los tejidos con alto contenido en agua que no se podlan modelar usando acetonitrilo, agua y cloruro sodico unicamente, se encontraba tambien el cartllago, por tener unos valores de constante dielectrica mucho menores que el agua y con una fuerte pendiente imposible de reproducir con el uso unicamente de acetonitrilo. En este caso fue necesaria una concentration importante de etanol para conseguir dicha pendiente. El phantom de cartllago se obtuvo con una mezcla de 41%wt acetonitrilo, 1%wt NaCl y 30%wt etanol en agua desionizada. Se muestra en la Figura 6 su espectro junto con el de cartllago segun Gabriel, entre 0,5 y 18 GHz.
En la parte real de la permitividad se presenta una desviacion del phantom respecto al tejido real en torno a una unidad, pero respetando la calda que se produce con la frecuencia que es igual en ambas curvas. Esto representa aproximadamente una
5
10
15
20
25
30
desviacion del 2,5% a 3 GHz y del 3,5% a 8,5 GHz. Como en el caso del hlgado, se pierde aproximacion intencionadamente en la parte real para reproducir niveles extraordinarios de imitacion de la parte imaginaria, donde se ajustan notablemente tanto la tendencia de la curva como los valores a todas las frecuencias.
EJEMPLO7
El hlgado se puede imitar tambien con un phantom solido (o phantom gel), en este ejemplo empleando poliacrilamida (PAM). En primer lugar se preparo PAM entrecruzada un 0,125%wt. Para ello se mezclo en un frasco ISO de vidrio el monomero acrilamida (Scharlau), N,N’-metilenbisacrilamida (NMBA) (Sigma-Aldrich), como agente entrecruzador con el fin de obtener una red polimerica, y persulfato de amonio (PSA) (Avocado) como iniciador de la reaccion de polimerizacion. El PSA se rompe homollticamente en presencia de luz UV y forma radicales libres que atacan el doble enlace entre carbonos de la acrilamida. Esta mezcla se mantuvo en agitacion, sobre un agitador magnetico, en frasco cerrado durante 1 h. La polimerizacion se llevo a cabo en este caso en un molde plano transparente, de vidrio, de 2 mm de espesor interno, con un orificio por donde se introdujo la mezcla reactiva. Se tapo el orificio y la polimerizacion se llevo a cabo en horno ultravioleta durante 24h, seguidas de una post-polimerizacion en horno de conveccion forzada a 90°C durante otras 24 h. A continuation, y tras desmoldear, se lavaron los materiales en etanol hirviendo durante 2 dlas, cambiando el etanol cada 8 h. De esta manera se eliminaron los residuos no polimerizados. Finalmente, se troquelaron con diametro de 12 mm.
La temperatura de transition vltrea de la PAM es de 165 °C, esto quiere decir que a temperatura ambiente y en estado xerogel se comportara como un vidrio. Por este motivo, y porque el cambio a estado vltreo es muy brusco y probablemente quebrarla el material, los geles PAM no se secaron. Los materiales se hincharon hasta equilibrio en una disolucion de 35%wt acetonitrilo y 0,75%wt NaCl, que se renovo varias veces para asegurar la elimination del etanol. La Figura 7 muestra la constante dielectrica y el factor de perdidas. Tanto la parte real como la imaginaria del phantom siguen la tendencia de las curvas de Gabriel, habiendo una desviacion minima en ambas partes.
EJEMPLO8
En la Figura 8 se representan los graficos del phantom solido correspondiente al corazon, preparado de nuevo a partir de PAM entrecruzado un 0,125%wt e hinchado en una disolucion acuosa con un 19,5%wt de acetonitrilo y 1,25%wt de NaCl. Los 5 valores son muy parecidos a los de Gabriel en ambas partes de la permitividad relativa, siendo unicamente relevante la desviacion que se produce en la constante dielectrica a altas frecuencias, aunque en ningun caso es superior a la unidad.
10

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Modelo sintetico de tejidos biologicos formado por una disolucion que comprende:
    ■ una sal inorganica que se selecciona de entre cloruro sodico, cloruro potasico o bromuro sodico, en una proportion del 0 al 5% en peso respecto al total,
    ■ acetonitrilo en una proporcion de 10 a 70% en peso respecto al total,
    ■ al menos un disolvente polar en una proporcion de entre 30 a 90% en peso respecto al total.
  2. 2. Modelo sintetico segun la reivindicacion 1 donde la sal inorganica es cloruro de sodio.
  3. 3. Modelo sintetico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el acetonitrilo esta en una proporcion de entre 10 a 60%.
  4. 4. Modelo sintetico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el disolvente polar se selecciona de entre agua, etanol o acetona.
  5. 5. Modelo sintetico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores que ademas comprende un agente biocida.
  6. 6. Modelo sintetico segun la reivindicacion anterior donde el agente biocida es la azida de sodio.
  7. 7. Modelo sintetico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la disolucion esta contenida en un gel polimerico de origen natural o sintetico.
  8. 8. Modelo sintetico segun la reivindicacion anterior donde el gel polimerico se selecciona de entre la familia de las acrilamidas, acido acrilico, hidroxiacrilatos, gelatina, agar-agar, alginato, quitosano o acido hialuronico.
  9. 9. Uso del modelo sintetico segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para la simulation del comportamiento de tejidos biologicos en la banda de frecuencias de 0,5 a 18 GHz.
  10. 10. Procedimiento de obtencion del modelo sintetico segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende las siguientes etapas:
    a) preparation de una la mezcla Kquida por adicion de los componentes segun la reivindicacion 1, y
    5 b) mezclado y agitation de la disolucion preparadas en (a), en frasco cerrado.
  11. 11. Procedimiento de obtencion del modelo sintetico segun la reivindicacion 10, que ademas comprende las siguientes etapas:
    c) preparacion de una mezcla reactiva que comprende al menos un 10 monomero formador del polimero final, un iniciador y un agente
    entrecruzante, y posterior agitacion de esta mezcla;
    d) polimerizacion de la mezcla reactiva en un molde; e
    e) inmersion del producto obtenido en (d) tras su desmoldado en la mezcla liquida obtenida en (b) para su hinchado hasta equilibrio.
    15
  12. 12. Procedimiento segun la reivindicacion 10 u 11, que comprende la adicion de un biocida a la mezcla liquida en el momento de su preparacion.
  13. 13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, donde el biocida es azida de sodio.
ES201531877A 2015-12-22 2015-12-22 Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas Active ES2575731B1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201531877A ES2575731B1 (es) 2015-12-22 2015-12-22 Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas
PCT/ES2016/070912 WO2017109252A1 (es) 2015-12-22 2016-12-20 Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201531877A ES2575731B1 (es) 2015-12-22 2015-12-22 Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2575731A1 ES2575731A1 (es) 2016-06-30
ES2575731B1 true ES2575731B1 (es) 2017-05-04

Family

ID=56190131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201531877A Active ES2575731B1 (es) 2015-12-22 2015-12-22 Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2575731B1 (es)
WO (1) WO2017109252A1 (es)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0546074A (ja) * 1991-08-12 1993-02-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 生体フアントム
JP2006251012A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Yokohama Rubber Co Ltd:The 生体等価ファントムおよびその製造方法
TWI338584B (en) * 2007-10-16 2011-03-11 Ind Tech Res Inst Tissue mimicking phantom

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017109252A1 (es) 2017-06-29
ES2575731A1 (es) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fang et al. Salt sensitive purely zwitterionic physical hydrogel for prevention of postoperative tissue adhesion
Pourjavadi et al. Injectable chitosan/κ-carrageenan hydrogel designed with au nanoparticles: A conductive scaffold for tissue engineering demands
US9330578B2 (en) Intelligent tissue mimicking ultrasonic phantom and method of preparing the same
US20130122477A1 (en) Materials Formulations for Human Tissue Simulation
Bootsma et al. 3D printing of an interpenetrating network hydrogel material with tunable viscoelastic properties
ES2181608T3 (es) Procedimiento para la produccion de derivaods de acido hialuronico reticulados de forma multiple.
JP3359036B2 (ja) 生体適合性のあるハイドロゲル
US8025696B2 (en) Artificial meniscus and process of making thereof
Rosiak et al. Nano-, micro-and macroscopic hydrogels synthesized by radiation technique
Kanyuck et al. Swelling of high acyl gellan gum hydrogel: Characterization of network strengthening and slower release
JPS62249644A (ja) 擬似生体構造物
ES2237588T3 (es) Hidrogel de poliacrilamida y su utilizacion como endoprotesis.
ES2575731B1 (es) Modelo sintético de tejidos biológicos para la evaluación de la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas
US20100303911A1 (en) Hydrogel systems
Permana et al. Hermetic implantable antenna inside vitreous humor simulating fluid
US4622367A (en) X-ray contrast spherical hydrogel particles based on polymer and copolymers of acrylates and methacrylates and the method for preparation thereof
Pourjavadi et al. Alginate‐based biodegradable superabsorbents as candidates for diclofenac sodium delivery systems
US9179997B2 (en) Thermochromic polyvinyl alcohol based hydrogel artery
CN102831810A (zh) 一种模拟人眼标定模型
Damani et al. Stimuli-Responsive Conductive Polymers for Bioelectronics
CN108806447A (zh) 一种脑出血内镜下手术训练模型及其制作方法
PT2178931E (pt) Lentes e materiais de fluxo de iões e metabólitos elevado
Yu et al. Versatile and tunable performance of PVA/PAM tridimensional hydrogel models for tissues and organs: augmenting realism in advanced surgical training
Doğancı et al. Preparation of a human skin-mimicking gels for in vitro measurements of the dual-band medical implant antenna
Ibrahim et al. Short review on the used recipes to simulate the bio-tissue at microwave frequencies

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2575731

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20170504