Prototipado de comunicaciones entre electrodos a través de medio salino

Abstract

La evolución de las técnicas de miniaturización ha posibilitado la integración de funcionalidades avanzadas en dispositivos médicos implantables. En específico, el desarrollo de la 'electroceuticals' o bioelectrónica, que implica la sustitución de medicamentos mediante electroestimulación selectiva a través de dispositivos implantables, está transformando la industria farmacéutica y atrayendo inversiones sustanciales de diferentes empresas y grupos de dicha industria. En este contexto, surge la necesidad de potenciar estas tecnologías dotando a los dispositivos de la capacidad de comunicarse entre sí para realizar acciones coordinadas. En colaboración con los Departamentos de Ingeniería Electrónica y Física Aplicada III, esta propuesta se centra en el estudio del canal de transmisión electrodo electrodo en un modelo de laboratorio. Además de la capacidad de comunicación entre electrodos para poder realizar acciones coordinadas y así abordar el tratamiento de enfermedades que así lo requieren, también es objeto de este trabajo de fin de grado como veremos más adelante, aprovechar el estímulo que se ha utilizado convencionalmente como técnica de neuroestimulación para enviar información. Es decir, aprovechamos la energía de la onda del estímulo para introducir la información modulada en dicha onda. En el proyecto, estudiaremos diversas técnicas de modulación como AM, FM, FSK, etc. Aunque finalmente se ha optado por la modulación FSK para abordar nuestro experimento, por los siguientes motivos: 1. Robustez frente a variaciones en la amplitud: en el caso de la modulación AM, la información se transmite modulando la amplitud de la señal portadora. Es frecuente, en neuroestimulación, la variación de las posiciones relativas de los electrodos entre sí, esto afecta a la amplitud de la señal recibida, provocando variaciones indeseadas en la información. 2. Inmunidad al ruido: los medios salinos, suelen ser propensos a ruidos impulsivos debido a diversas interferencias electromagnéticas. La modulación FSK es menos susceptible al ruido en comparación con la modulación AM, ya que esta última modula la amplitud de la señal y por lo tanto puede ser más vulnerable a la distorsión por ruidos rápidos y repentinos. 3. Demodulación: la demodulación de una señal FSK es relativamente directa y eficiente, lo cuál es una consideración importante en términos de fiabilidad y simplicidad. 4. Digital: la modulación FSK nos permite modular señales digitales, mientras que la modulación AM y FM se centra en la modulación de señales analógicas. En nuestro proyecto enviaremos cadenas de bits, por este motivo, es más interesante utilizar la modulación FSK.

The evolution of miniaturization techniques has enabled the integration of advanced functionalities into implantable medical devices. Specifically, the development of 'electroceuticals' or bioelectronics, involving the replacement of drugs with selective electrostimulation through implantable devices, is transforming the pharmaceutical industry and attracting substantial investments from various pharmaceutical companies. In this context, there is a growing need to enhance these technologies by enabling devices to communicate with each other to perform coordinated actions. In collaboration with the Departments of Electronic Engineering and Applied Physics III, this proposal focuses on studying the electrode to electrode transmission channel in a laboratory model. In addition to facilitating communication between electrodes for coordinated actions to address diseases requiring such interventions, this undergraduate thesis project also aims to utilize the stimulation traditionally used for neurostimulation to transmit information. Essentially, we harness the energy of the stimulation wave to introduce modulated information onto that wave.