Circuitos integrados de bajo consumo para aplicación en sistemas biomédicos

Abstract

La microelectrónica y las redes de sensores se encuentran entre las áreas tecnológicas con mayor diversidad de campos de aplicación. Así, dispositivos que antiguamente no requerían nada de inteligencia, hoy en día incorporan procesadores y otros sistemas que facilitan su uso o le agregan funcionalida-des, como permitir su accionamiento a distancia o vericar su estado. En particular, la medicina es una de las disciplinas afectadas con mayor impacto asociado.Día a día, aplicaciones del campo de la tecnología e información se expanden en hospitales alrededor del mundo, encontrando desde disposi-tivos que permiten localizar un paciente dentro del hospital, hasta redes de datos que permiten revisar la historia clínica del paciente aún cuando sus tratamientos anteriores se hayan realizado en otros hospitales, clínicas o incluso consultorios privados. La motivación del presente trabajo es realizar redes de sensores hospitalarias, que incluyan diversos sistemas de medición de variables médicas en pacientes. Durante el tra-bajo realizado se investigaron los dispositivos comerciales exis-tentes para la medición de una serie de parámetros vitales básicos y se decidió abordar el diseño de circuitos integrados de bajo consumo para tres problemas en particular. El primero de ellos es un sensor destinado a la medición de presión endotraqueal en pacientes intubados. El segundo sistema diseñado tiene como función la medición de dosis de suero intravenoso en pacientes internados, así como el control de su dosificación. Finalmente, el tercer circuito consta de un sensor basado en nanotubos de carbono, destinado a la medición de agentes biológicos y gases. Todos los diseños de circuitos integrados se realizaron utilizando herramientas de diseño de esquemáticos, simulación y realización de más-caras, y los circuitos fueron fabricados utilizando un proceso de 0;5 m. Los circuitos fueron verificados en el Laboratorio de Micro y Nano Electrónica de la Universidad Nacional del Sur.

Microelectronics and sensor networks are among the most diverse technological areas of applied sciences. Devices that previously did not require any intelligence, nowadays incorporate processors and other systems that facilitate their use or add features, such as allowing their remote operation or checking their status. Medicine is one of the areas of science with greater associated impact. Day by day, information and technology applications expand in hospitals around the world, ranging from devices that locate a patient within the hospital, to dta networks that allow the revision of the patients medical history, even when previous treatments were performed at other hospi-tals, clinics or private practices.The motivation of this work is to design hospital sensor networks, including systems to measure health variables in patients. During this work, existing commercial devices for measuring a number of basic and vital parameters were investigated and it was decided to address the design of low power integrated circuits for three particular issues. The first is a sensor for the measurement of pressure in endotra-cheal intubated patients. The second design is a system for the measurement and control of the infusion of liquid substances in intravenous therapy. Finally, the third circuit consists of a sensor based on carbon nanotubes, intended for the measurement of biological agents and gases. The integrated circuits designs were made using schematic design, simulation and layout tools, and circuits were fabricated using a 0;5 m process. The circuits were tested in the Laboratorio de Micro y Nano Electrónica at the Universidad Nacional del Sur.