Esta semana, en ISSCC 2020 (16-20 de febrero, San Francisco), imec, un centro de investigación e innovación líder en el mundo en nanoelectrónica y tecnologías digitales, presenta el primer transceptor inalámbrico de escala mm para píldoras insertables inteligentes. Es un primer avance en la aspiración de imec de realizar sensores ingeribles autónomos que puedan medir parámetros de salud como la salud intestinal y transmitir en tiempo real los datos fuera del cuerpo.

Los procesos digestivos y las enfermedades gastrointestinales son difíciles de diagnosticar. Los procedimientos actuales, como la inspección endoscópica y el análisis de muestras de heces, son incómodos y solo proporcionan observaciones únicas. Rastreadores de salud ingeribles, lo suficientemente pequeño para ser tragado, podría recopilar información durante un período de tiempo más largo y transmitir los datos fuera del cuerpo. Es más, fijar los sensores ingeribles a lo largo del tracto gastrointestinal, permite grabaciones más largas en lugares de interés específicos. También, esto aumentaría la comodidad del paciente, ya que podría permanecer fuera del hospital mientras se recopilan los datos y se envían en tiempo real al médico.

Volumen hasta 30 veces menor que el más moderno

Uno de los desafíos en la realización de píldoras electrónicas es desarrollar un enlace inalámbrico que cumpla con el volumen, Restricciones de potencia y rendimiento para una transmisión de datos confiable durante el período de tiempo en que el sensor recopila datos dentro del cuerpo. El nuevo transceptor inalámbrico de Imec es compatible con las bandas de frecuencia médicas de 400 MHz, como MICS (Servicio de comunicación de implantes médicos), MEDS (Servicio de datos médicos) o MedRadio (Servicio de radiocomunicaciones de dispositivos médicos). El transceptor inalámbrico está implementado en CMOS de 40 nm e incluye una red de adaptación sintonizable (TMN) en el chip que habilita una antena en miniatura de 400 MHz, y como tal evita componentes coincidentes externos y voluminosos. Todo el módulo transceptor, incluida la antena, ocupa un volumen de <55 mm ³ , que es hasta 30 veces más pequeño que los dispositivos de última generación. Todo el módulo inalámbrico ocupa un área de 3,5 por 15 mm ² , incluyendo un 3,5 por 3,8 mm ² PCB y una antena en miniatura de 400MHz. El factor de forma pequeño se realiza gracias a una nueva arquitectura de transceptor sin cristales, aliviar la necesidad de un dispositivo de cristal fuera de chip, y un 2 mm ² IC del transceptor con la TMN en chip. El área pequeña se logra aún más mediante una red de coincidencia compartida TX / RX con solo un inductor en el chip y un RX de seguimiento de fase de rama única.

Transmisión de datos confiable fuera del cuerpo

Mientras que dentro del cuerpo las pastillas están cubiertas por múltiples capas de tejido. Por lo tanto, Es preferible un sistema inalámbrico que funcione en las bandas médicas de 400 MHz debido a la menor atenuación del tejido en comparación con las bandas de frecuencia más alta y asegura un canal confiable y libre de interferencias para los implantes. Es más, la red de adaptación sintonizable en chip que utiliza la autocalibración expande la adaptación de impedancia hasta un VSWR (relación de onda estacionaria de voltaje) de 4.8, cubriendo una amplia gama de variación de impedancia en el cuerpo, equivalente a un estómago lleno y vacío. Para realizar un funcionamiento sin cristales, imec implementó una recuperación de portadora asistida por red inalámbrica para grandes desplazamientos de frecuencia de hasta 320 ppm.

"Las píldoras ingeribles inteligentes y los implantes inteligentes ofrecen infinitas posibilidades en lo que se puede medir y tratar en el cuerpo. Esta tendencia aprovecha la revolución de la miniaturización en nanoelectrónica, que permite inteligente, dispositivos pequeños y livianos con un consumo mínimo de energía y máxima comodidad para el paciente. Sin embargo, el desarrollo de tales dispositivos trae consigo un conjunto específico de desafíos, "declaró Chris Van Hoof, vicepresidente de salud conectada en imec y director general del centro de investigación OnePlanet. "A través de nuestro liderazgo de larga data en tecnología de microchip y nuestra profunda experiencia en software y TIC, estamos en una excelente posición para desarrollar los componentes básicos necesarios para los implantes médicos inteligentes, relacionado con la detección, actuación poder Comunicación inalámbrica, biocompatibilidad y procesamiento de datos. Our R&D activities range from early research developments to clinical validation of prototypes."