Sensores químicos inalámbricos: intergración de sistemas de telemetría y transductores electoquímicos
- Autores: Fredy Segura Quijano
- Directores de la Tesis: Jordi Sacristán Riquelme (dir. tes.), Antonio Baldi Coll (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carles Cané Ballart (presid.), Maria Aranzazu Uranga del Monte (secret.), Antoni Ivorra Cano (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Este trabajo ha servido para explorar las posibilidades de implementación monolítica de sensores químicos sin hilos basados en telemetría inductiva y transductores electroquímicos integrados con tecnologías CMOS comerciales. Estos sensores químicos totalmente integrados se componen de una bobina para recibir la energía de la unidad lectora externa, unos circuitos rectificadores y reguladores para generar la tensión de alimentación, sensores o transductores químicos, circuitos de instrumentación y sistemas de transmisión de la información hacia la unidad lectora. El trabajo es de gran novedad en cuanto a que este tipo de sistemas no se han reportado en la literatura científica, ni existen en el mercado sensores de estas características. Los sistemas desarrollados se pueden considerar como una evolución dentro de los campos de la biotelemetría y de los dispositivos de identificación por radiofrecuencia (RFID). El interés de poder implementar estos tipos de dispositivos es doble: por un lado ofrecen una salida a los problemas de fiabilidad y alto coste del encapsulamiento de microsensores químicos, pues al no necesitar conexiones eléctricas hacia componentes exteriores, no necesitan protección de las mismas dentro de un entorno líquido en que deben trabajar. Por otro, gracias a las pequeñas dimensiones de los sistemas resultantes (chips de pocos milímetros), de la capacidad de lectura sin hilos, y del bajo coste de producción, obran nuevas posibilidades de aplicación de los sensores químicos en campos como la monitorizción de parámetros en seres vivos (sensores implantables para pacientes, animales de laboratorio o animales de granja) o el control de calidad de productos envasados. El trabajo hace aportaciones importantes no sólo para el campo de los microsensores químicos, sino también para el campo de la identificación por radiofrecuencia. A continuación se mensionan algunas de éstas aportaciones:
- Se ha desarrollado un nuevo modelo para inductores integrados aplicados a telemetría y se ha establecido la metodología de diseño para optimizar la eficiencia de alimentación con estos componentes, conocida el área disponible, los parámetros de la tecnología y el consumo de los circuitos a alimentar.
- Se comprueba la viabilidad de alimentar sin hilos a pocos milimtros de distancia, sistemas integrados con tecnologías CMOS comerciales con consumos del orden de 1 mW.
- Se proponen y se exploran nuevos sistemas de alimentación y comunicación sin hilos diferentes de la telemetría inductiva clásica, como son el uso de resonadores externos para concentra la energía del campo magnético, El uso de capacidades integradas de gran valor para un funcionamiento secuencial con periodos de carga y periodos de medida y transmisión, y sistemas de transmisión de datos por radiofrecuencia a la banda de UHF. Todas estas técnicas resultan en incrementos de la distancia máxima de trabajo.
- Finalmente se ha comprobado el funcionamiento correcto de los chips cuando estos están inmersos en una solución salina (hasta 10 mS/cm) sin ninguna protección adicional aparte de la propia pasivación de la tecnología. También se ha comprobado que los circuitos integrados pueden permanecer por tiempos prolongados en la solución (más de cinco meses) sin sufrir ningún tipo de degradación.
