Imec presenteert deze week op de internationaal gerenommeerde conferentie ISSCC 2020 de eerste kleine radiozender voor elektronische pillen. De zender is een belangrijke doorbraak in de ontwikkeling van een autonome inslikbare sensor die live de gemeten gegevens binnen het lichaam kan doorsturen voor verdere analyse en interpretatie.

Spijsverteringsprocessen en gastro-intestinale aandoeningen zijn niet eenvoudig waar te nemen. Vandaag steunt de geneeskunde voornamelijk op endoscopische inspectie en analyse van stoelgang. Maar dat is oncomfortabel en je krijgt daarmee slechts een momentopname.

Elektronische sensoren die klein genoeg zijn om in te slikken en gedurende langere tijd informatie kunnen verzamelen binnenin de darmen, zouden een grote verbetering zijn. Niet alleen op het vlak van comfort, maar ook qua kwaliteit omdat ze lang inwendige processen kunnen monitoren. Ten slotte kan zo’n elektronische pil er ook voor zorgen dat een patiënt niet naar het ziekenhuis hoeft maar gewoon in zijn dagelijks leven door de arts gemonitord kan worden.

Tot 30 keer kleiner dan huidige zenders

Een radiozender is een van de bouwblokken in een elektronische pil. Die zender moet niet alleen klein zijn, hij moet ook weinig energie verbruiken zodat hij lang autonoom kan functioneren.

Ten slotte moet hij ook veel gegevens hoogkwalitatief live kunnen doorsturen doorheen het lichaam naar buiten. Imec’s nieuwe radiozender werd specifiek ontwikkeld voor de elektronische pil. Hij communiceert over de standaard frequentiebanden voor communicatie van medische data en is geoptimaliseerd voor communicatie doorheen verschillende lagen lichaamsweefsels.

Daarnaast hebben de onderzoekers verschillende aspecten van het chipontwerp zo aangepakt dat de module, die bestaat uit een zender en een antenne, optimaal functioneert en toch beperkt blijft in volume (slechts 3.5mm bij 15mm). De onderzoekers werken intussen verder om de radio nog te verkleinen, maar nu al is de zender 30 keer kleiner dan de huidige zenders voor medische communicatie.

Oneindig veel mogelijkheden

“Slimme inslikbare sensoren en slimme implantaten bieden oneindig veel mogelijkheden in wat kan gemeten en onderzocht kan worden binnenin het lichaam. Ze bieden meer inzicht aan de arts en een maximaal comfort aan de patiënt. Doordat elektronica steeds kleiner en krachtiger wordt, worden slimme, kleine, lichtgewicht, autonome sensoren mogelijk.

Maar aan de ontwikkeling van inslikbare sensoren zijn ook diverse uitdagingen verbonden,” zegt Chris Van Hoof, vicepresident connected health bij imec. “Imecs leidende rol in microchiptechnologie- ontwikkeling en onze uitgebreide expertise in software en ICT, maakt dat we zeer goed geplaatst zijn om de verschillende bouwblokken voor slimme medische implantaten te ontwikkelen, zoals deze nieuwe radio, maar ook de sensoren, de energiebron, de biocompatibiliteit van de elektronica, en de dataverwerking van de gemeten gegevens. Onze activiteiten gaan van fundamenteel onderzoek tot zelfs de klinische validatie van prototypes.”