imec allana el camino para una nueva generación de sensores de monitoreo de salud implantables e ingeribles.
Esta semana en ISSCC 2020 (del 16 al 20 de febrero, San Francisco), imec, el centro de investigación e innovación líder en el mundo en nanoelectrónica y tecnologías digitales, presentará el primer dispositivo inalámbrico a escala milimétrica para tabletas insertables inteligentes. Es un gran avance en el deseo de imec de lograr sensores ingeribles autónomos que puedan medir parámetros de salud como la salud intestinal y transmitir los datos fuera del cuerpo en tiempo real.
Los procesos digestivos y los trastornos gastrointestinales son difíciles de diagnosticar. Los procedimientos actuales, como la endoscopia y el análisis de muestras de heces, son incómodos y solo permiten observaciones únicas. Los rastreadores de salud ingeribles que son lo suficientemente pequeños como para tragarlos pueden recopilar información durante largos períodos de tiempo y transmitir los datos fuera del cuerpo. Además, la fijación de sensores ingeribles a lo largo del tracto gastrointestinal permite grabaciones más largas en lugares específicos de interés. Esto también mejora la comodidad del paciente, ya que el paciente puede estar fuera del hospital mientras se recopilan los datos y se envían al médico en tiempo real.
Volumen hasta 30 veces más pequeño que el de última generación
Uno de los desafíos en la realización de una píldora electrónica es desarrollar un enlace inalámbrico que cumpla con las limitaciones de capacidad, potencia y rendimiento para una transmisión de datos confiable mientras el sensor recopila datos dentro del cuerpo. El nuevo transceptor inalámbrico de imec admite bandas de frecuencia médicas de 400 MHz, como MICS (Servicio de comunicación de implantes médicos), MEDS (Servicio de datos médicos) y MedRadio (Servicio de radiocomunicaciones de dispositivos médicos). El transceptor inalámbrico se implementa en un CMOS de 40 nm con una red sintonizable de coincidencia (TMN) en el chip que permite una pequeña antena de 400 MHz, lo que elimina la necesidad de voluminosos componentes de coincidencia externos.El volumen total ocupado del módulo transceptor, incluida la antena, es inferior a 55 mm3, hasta 30 veces más pequeño que los dispositivos de última generación.Todo el módulo de radio ocupa un área de 3,5 x 15 mm2incluidos 3,5 × 3,8 mm2 Una PCB y una pequeña antena de 400 MHz. El factor de forma pequeño se logra gracias a una nueva arquitectura de transceptor sin cristal que reduce la necesidad de un dispositivo de cristal fuera del chip y reduce el tamaño a 2 mm.2 Transceptor IC con TMN incorporado. El área pequeña se logra aún más mediante una red de coincidencia compartida TX/RX con un inductor en el chip y un RX de seguimiento de fase de una sola rama.
Transmisión de datos fiable fuera del cuerpo
Mientras está en el cuerpo, la píldora se cubre con capas de tejido. Por lo tanto, se recomiendan los sistemas inalámbricos que funcionan en la banda médica de 400 MHz, ya que proporcionan un canal más confiable y libre de interferencias para implantes con menos atenuación del tejido que las bandas de frecuencia más altas. Además, una red de coincidencia ajustable en el chip que usa autocalibración extiende la coincidencia de impedancia a una relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR) de 4.8, cubriendo una amplia gama de variaciones de impedancia en el cuerpo equivalente a un hambre satisfecha. Para lograr un funcionamiento sin cristales, imec ha implementado la recuperación de portadora asistida por red inalámbrica para grandes compensaciones de frecuencia de hasta 320 ppm.
“Las tabletas ingeribles inteligentes y los implantes inteligentes ofrecen posibilidades ilimitadas para lo que se puede medir y tratar en el cuerpo”, dijo Chris Van Hoof, vicepresidente de salud conectada en imec y gerente general del centro de investigación OnePlanet. “Esta tendencia está aprovechando la revolución de la miniaturización en la nanoelectrónica, que permite dispositivos inteligentes, pequeños y livianos con un consumo mínimo de energía y la máxima comodidad para el paciente. Viene con un conjunto específico de desafíos: a través de nuestro liderazgo de larga data en tecnología de microchips y nuestra profunda experiencia en software y TIC, estamos desarrollando soluciones relacionadas con la detección, la actuación, el suministro de energía, la comunicación inalámbrica, la biocompatibilidad y el procesamiento de datos. Estamos bien posicionados para desarrollar los componentes básicos necesarios para los implantes médicos inteligentes que funcionan. a la validación clínica de prototipos.”