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Transceptores implantáveis (MA054)

Nova Perspectiva para Dispositivos de Eletrônica Médica

Com o desenvolvimento da tecnologia de transceptores cada vez menores e de consumo mais baixo, a possibilidade de se desenvolver equipamentos médicos implantáveis se torna uma realidade. Veja nesse artigo o que há de novo nesse campo. Este artigo é de 2007.

Como qualquer dispositivo transmissor e receptor de RF, para os dispositivos implantáveis, o problema da sensibilidade á interferências se agrava no sentido de que o ambiente em que eles devem operar é crítico, e a segurança do paciente é um fator fundamental no projeto.

Nos Estados Unidos, o padrão MICS (Medical Implant Communications Service) já está sendo utilizado como base no desenvolvimento de dispositivos médicos implantáveis.

Os transceptores devem operar com baixa potência na faixa de 402 a 405 MHz, com a finalidade de fazer a comunicação à curta distância, com equipamentos de monitoramento e diagnóstico.

Na realidade foi a partir de 1999 que o FCC fixou essa faixa de freqüência para esse tipo de aplicação, que hoje já conta com diversos tipos de equipamentos tais como medidores de glicose, bombas de insulina, monitores de pressão sangüínea, dispositivos de controle de incontinências e neuromoduladores.

A finalidade do padrão MICS é permitir que os antigos dispositivos de comunicação através de campos magnéticos sejam substituídos por transceptores de RF, o que significa maior velocidade na transferência de dados e também maior alcance.

O motivo da escolha da faixa de 402 MHz a 405 MHz está na possibilidade de se operar com baixas potências, utilização de antenas pequenas, desempenho bom em distâncias que chegam a alguns metros e maior imunidade à interferências.

O padrão MICS é compatível com o padrão europeu ETSI (European Telecommunications Standards Institute.

Mas, ainda existem diversas restrições operacionais aos implantes eletrônicos. Uma delas é justamente devida ao problema das interferências. Por exemplo, o dispositivo de comunicação externo deve monitorar os canais e não pode iniciar uma seção de comunicação MICS a não ser que o canal escolhido esteja livre de outras transmissões no mesmo padrão.

O dispositivo deve também iniciar imediatamente a comunicação se ele detectar um evento num implante, para proteger a integridade do paciente. Um evento pode ser uma mudança de batimento cardíaco, dor, etc.

Os dispositivos que fazem uso de acoplamento magnético, que é a tecnologia até então usada, suportam taxa de transmissão de dados de aproximadamente 50 kb/s e têm um alcance muito pequeno.

Um link por RF pode alcançar taxas de transmissão de 250 kb/s e alcançam perto de dois metros, mas a desvantagem está no consumo de energia que é maior. Mesmo assim, pode-se implantar dispositivos com baterias que duram de 5 a 7 anos, em condições normais.

Para se obter o máximo de autonomia para a bateria o esquema de manter o transmissor desligado quando não está sendo usado é o mais usado. Outra possibilidade consiste em também se desligar o receptor em intervalos regulares, acordando-o apenas para verificar se existe alguma transmissão.

Com um ciclo de funcionamento de 100 us pode-se conseguir um consumo extremamente baixo para o receptor também. Circuitos especiais devem ser usados para se conseguir esse desempenho.

As técnicas de modulação mais usadas são a ASK/OOK (Amplitude-shift keying/on-off keying e FSK (Frequency-shift keying) que possibilitam a operação em canais estreitos. Dois receptores são usados para maior confiabilidade.

 

O Futuro

Diversas tecnologias estão sendo desenvolvidas para esses dispositivos, inclusive com novas alocações de freqüências nas faixas de 600 MHz e 15 MHz.

Isso vai tornar possível a utilização de equipamentos médicos embutidos na própria vestimenta, comunicando-se com implantes eletrônicos de diversos tipos. Dados encriptados vão garantir a privacidade do paciente, de acordo com o HIPPA (Healt Insurance and Portability Act) e além disso novos protocolos devem aparecer com diversas finalidades adicionais.

A Biônica que é a ciência que trata das interações entre o vivo e o tecnológico mostra nessa aplicação todas as suas possibilidades. Cada vez mais tecnologia e ser humano passam a ter ligações mais íntimas, com a possibilidade de que não apenas pequenos dispositivos sejam implantáveis, mas eventualmente órgãos inteiros. É o futuro.

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