Líneas de Investigación | Instituto de Microelectrónica de Sevilla (IMSE-CNM)

Palabras clave: sistemas y circuitos biomédicos; neuro-ingeniería; lectura de sensores de bajo ruido; interfaces inalámbricas de baja potencia; sistemas de telemetría; energy harvesting

Descripción

Investigación en bioingeniería incluyendo circuitería integrada de sensado y lectura y grabación de señales neuronales, dispositivos electrónicos tipo wearable para la monitorización de cuidados médicos y interfaces inalámbricas eficientes para dispositivos médicos inteligentes (IMD). El común denominador de estas líneas de investigación es la necesidad de conseguir circuitería de lectura de alta precisión con bajo ruido y muy baja disipación de potencia, para posibilitar soluciones que puedan ser alimentadas con baterías de baja capacidad y/o técnicas de harvesting.
Diferentes actividades se están desarrollando en esta área:

Definición de tecnologías que permitan la integración y miniaturización de sistemas biomiméticos, que puedan ser usados para construir implantes neurocorticales adecuados en aplicaciones científicas (que permitan nuevos avances en neurociencia), clínicas (para permitir neuroprótesis para el tratamiento de enfermedades neurológicas) y de traducción (que contribuyan al desarrollo de interfaces cerebro-máquina o BCIs).
Desarrollo de algoritmos novedosos para el procesamiento de datos neurológicos, incluyendo compresión de datos, procesadores para supresión de artefactos y predicción de ataques de enfermedades, adecuados para sistemas terapéuticos en lazo cerrado para epilepsia refractaria y enfermedades de desorden de movimientos.
Implementación de nodos sensores inalámbricos (WSN) para cuantificar las discapacidades de la función neuromuscular y el movimiento observado en pacientes con la enfermedad de Parkinson, incluyendo procedimientos para medidas de electromiografía superficial (EMG) o cinemáticas.
Fabricación de tags sensores biomédicos con identificación pasiva por radio-frecuencia (RFID), incluyendo mecanismos para la alimentación remota, adecuados para la adquisición y acondicionamiento de señales biomédicas como la temperatura corporal, el nivel de glucosa en sangre o información de ECG.
Diseño de transceptores que cumplan con los estándares de aplicaciones de redes inalámbricas de área corporal (WBAN), incluyendo arquitecturas novedosas y técnicas de circuito para modulación en el dominio de la fase.

Más detalles disponibles en www2.imse-cnm.csic.es/~mandel/

Fully implantable multichannel cortical neural recording system and experimental verification in vivo with animal model

Ultra-low power transceiver for Bluetooth Low Energy (BLE). The receiver (Rx) skips any active RF stage and it is implemented as a passive front-end. It achieves a sensitivity of -81.4 dBm and consumes less than 1.1 mW. The transmitter employs direct modulation and an efficient class-E power amplifier (PA) to deliver 1.6 dBm output power to the antenna with a total efficiency of 24.5%

Resultados destacados

J.A. Rodriguez-Rodriguez, M. Delgado-Restituto, J. Masuch, A. Rodriguez-Perez, E. Alarcon and A. Rodriguez-Vazquez, "An Ultralow-Power Mixed-Signal Back-end for Passive Sensor UHF RFID Transponders", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, pp. 1310-1322, 2012 » doi

A. Rodriguez-Perez, J. Ruiz-Amaya, M. Delgado-Restituto and A. Rodriguez-Vazquez, "A Low-Power Programmable Neural Spike Detection Channel with Embedded Calibration and Data Compression", IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 6, no. 2, pp. 87-100, 2012 » doi

J. Masuch and M. Delgado-Restituto, "A 1.1-mW-RX -81.4 dBm Sensitivity CMOS Transceiver for Bluetooth Low Energy", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 61, no. 4, pp. 1660-1673, 2013 » doi

A. Rodríguez-Pérez, M. Delgado-Restituto and F. Medeiro, "A 515nW, 0-18 dB Programmable Gain Analog-to-Digital Converter for In-Channel Neural Recording Interfaces", IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 8, no. 3, pp. 358-370, 2014 » doi

M. Delgado-Restituto, A. Rodríguez-Pérez, A. Darie, C. Soto-Sanchez, E. Fernández-Jover and A. Rodríguez-Vázquez, "System-level design of a 64-channel low power neural spike recording sensor", IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 11, no. 2, pp. 420-433, 2017 » doi

Proyectos y contratos de investigación relacionados con la línea

BIO-TAG: Aportaciones para la implementación monolítica de dispositivos de comunicación inalámbricos con consumos de potencia ultra-bajos para aplicaciones biomédicas (TIC-02818)
IP: Manuel Delgado Restituto
Financia: Junta de Andalucía
Dic 2007 - Dic 2011

POWDERS: Nodos inalámbricos con consumo ultra-bajo de potencia para el sensado remoto de señales biomédicas (TEC2009-08447)
IP: Manuel Delgado Restituto
Financia: Min. de Ciencia e Innovación
Ene 2010 - Dic 2012

CLEPSYDRA: Sistema de predicción epileptogénica en lazo cerrado basado en matrices sub-durales (TEC2012-33634) » web
IP: Manuel Delgado Restituto
Financia: Min. de Economía y Competitividad
Ene 2013 - Dic 2015

IPANEMA: Sistema integrado para neuroestimulacion óptica con captura de respuesta bioelectrica mediante matriz de sensores (TEC2016-80923-P)
IP: Manuel Delgado Restituto
Financia: Min. de Economía, Industria y Competitividad
Ene 2017 - Dic 2019