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Unidades de investigación » Diseño y test de circuitos integrados de señal mixta » Circuitos y sistemas biomédicos

Circuitos y sistemas biomédicos

Contacto:

Gloria Huertas Sánchez

gloriaimse-cnmcsices

Alberto Yúfera García

yuferaimse-cnmcsices

Palabras clave: circuitos y sistemas biomédicos, bio-sensores, laboratorio sobre silico (Lab-on-Chip), bio-impedancia, microelectrodo

Descripción
(a) Crecimiento celular y curvas de toxicidad para diferentes dosis, obtenidas por nuestro grupo. Se representa la resistencia medida con sensores comerciales, frente al tiempo; (b) Sensores comerciales; (c) Fotografía de un cultivo celular sobre un microelectrodo de 250 µm de diámetro.
Esta línea de investigación abarca todas las actividades relacionadas con el desarrollo de novedosos circuitos y sistemas de bio-instrumentación, cuyo objetivo es reproducir mediciones clásicas pero también proponer a los laboratorios de bio-medicina nuevas técnicas de medida para mejorar la calidad de las señales biológicas adquiridas.
Otros objetivos fundamentales del diseño de sistemas de bio-instrumentación, aparte de la calidad de la medida en sí, buscan simplificar las tareas humanas y así rebajar el coste de los ensayos biomédicos y obtener el mínimo tamaño y peso de los bio-sistemas (Lab-on-Chip). Para ello se requieren circuitos integrados de altas prestaciones, gran ancho de banda, con bajo consumo, baja tensión de alimentación y capacidades de comunicación inalámbrica. El modelado eléctrico de los sensores y sus interfaces con el medio deben incorporase al flujo de diseño del sistema para permitir su correcta optimización y posterior caracterización. Por tanto, esta línea de investigación también contempla la simulación heterogénea de sistemas complejos. Las actividades más recientes son las siguientes:
  • Técnicas de adquisición de señales biológicas novedosas.
  • Desarrollo de circuitos y bloques de sistema en tecnología CMOS.
  • Explotación de sensores clásicos e incorporación de sensores nuevos para resolver problemas de medición de señales biológicas y bio-marcadores.
  • Modelado de las prestaciones de los sensores y su incorporación al flujo de simulación heterogénea del sistema.
  • Desarrollo de habilidades mutli-disciplinares.
Circuitos propuestos para el sensado de bio-impedancia: (a) Técnicas de Test basado en Oscilación (OBT): la magnitud de la impedancia se deriva de la frecuencia de oscilación (b) Aproximación de bucle cerrado: la magnitud y la fase de la impedancia se obtienen de las señales Vm and VΦ respectivamente.
Resultados destacados
A. Yufera and A. Rueda, "A Close-Loop Method for Bio-Impedance Measurement with Application to Four and Two-Electrode Sensor Systems", chapter 15 in New Developments in Biomedical Engineering, edited by Domenico Campolo, IN-TECH, pp. 263-286, Jan 2010  » doi
A. Yufera and A. Rueda, "Design of a CMOS Closed-Loop System with Applications to Bio-Impedance Measurements", Microelectronics Journal, vol. 41, no. 4, pp. 231-239, Apr 2010  » doi
P. Daza, A. Olmo, D. Canete and A. Yufera. "Monitoring Living Cell Assays with Bio-Impedance Sensors", Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 176, pp. 605-610, Elsevier, Jan 2013  » doi
A. Yufera, D. Canete and P. Daza, "Modeling Microelectrode Sensors for Cell Culture Monitoring", IEEE Sensors Conference, Limerick, Ireland, Oct 2011  » doi
A. Yufera, G. Huertas and A. Olmo, "A Microscopy Technique Based on Bio-Impedance Sensors", 26th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors 2012), Krakow, Poland, pp. 1049-1052, Sep 2012  » doi
Proyectos y contratos de investigación relacionados con la línea
DANTE: Adapting Mixed-signal and RF ICs Design and Test to Process and Evironment Variability (TEC2011-28302); IP: Adoración Rueda Rueda; Financia: Ministerio de Ciencia e Innovación; 01/01/2012 - 31/12/2014
ACATEX: Self-calibration & Self-Test in Analog, Mixed-Signal and RF ICs (P09-TIC-5386); IP: Adoración Rueda Rueda; Financia: Junta de Andalucía - Proyectos de Excelencia; 3/3/2010 - 3/2/2014
Sistema Integrado para la Monitorización y Caracterización de Cultivos Celulares en Tiempo Real; IP: Alberto Yúfera García; Universidad de Sevilla; 2012