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Das Institut für Angewandte Forschung (IAF) der Hochschule Offenburg ist seit mehr als 3 Jahren an der Entwicklung einer elektronischen Pille engagiert, die die bisher übliche chemische Freisetzung von Medikamenten im Darm durch eine gesteuerte, über Telemetrie ausgelöste Freisetzung ersetzen soll Damit lassen sich Therapien durchführen und Medikamente verwenden, die in der klassischen Form nicht möglich sind.
A new, small, and optimized for low power processor core named SIRIUS has been developed, simulated, synthesized to a netlist and verified. From this netlist, containing only primitives like gates and flip-flops, a mapping to an ASIC - or FPGA technology can easily be done with existing synthesizer tools, allowing very complex SOC designs with several blocks. Emulation via FPGA can be done on already simple setups and cheap hardware because of the small core size. The performance is estimated 50 MIPS on Cyclone II FPGA and about 100 MIPS on a 0.35 CMOS 5M2P technology with 4197 primitives used for the core, including a 16 x 16 multiplier. An example design of the ASIC for an electronic ePille device currently in development is shown.
Electronic pills, smart capsules or miniaturized microsystems swallowed by human beings or animals for various biomedical and diagnostic applications are growing rapidly in the last years. This paper searched out the important existing electronic pills in the market and prototypes in research centers. Further objective of this research is to develop a technology platform with enhanced feature to cover the drawback of most
capsules. The designed telemetry unit is a synchronous bidirectional communication block using continuous phase DQPSK of 115 kHz low carrier frequency for inductive data transmission suited for human body energy transfer. The communication system can assist the electronic pill to trigger an actuator for drug delivery, to record temperature, or to measure pH of the body. It consists additionally to a 32bit processor, memory, external peripheries, and detection facility. The complete system is designed to fit small-size mass medical application with low power consumption, size of 7x25mm. The system is designed, simulated and emulated on FPGA.
Das Institut für Angewandte Forschung (IAF) der Hochschule Offenburg arbeitet seit mehreren Jahren an der Entwicklung der elektronischen Pille, mit der Medikamente im Darm telemetrisch gesteuert auf Kommando freigesetzt werden können. Das System benötigt dazu eine hochminiaturisierte Elektronik, die in Form eines integrierten Schaltkreises (ASIC) entwickelt wurde.
A new approach of continuous phase QPSK Band-Pass modulation technique is being developed as enhancement to the QPSK modulation scheme for inductive data transmission (NFC). The modulation is based on Gaussian filtering of the phase transition from one state to the other rather than discontinuity in phase shift. The carrier is based on low frequency 115 KHz suitable for human body energy penetration due to its large skin-depth and lower inductive power attenuation. The complete signal processing is done digitally, external coil and capacitor is used for transceiver interface. The telemetry assists a smart pill swallowed by human being to trigger an actuator for drug delivery, record temperature, or perform diagnostic task inside the body. The smart pill includes 32bit processor, 16 Kbyte memory, temperature sensor, telemetry unit, and additional external peripheries. The complete system is designed, embedded in one SoC, and realized on ASIC with chip-area less than 14 mm<sup>2</sup>.
This paper presents an enhancement on QPSK modulation technique for near field communication (NFC). The enhanced modulation is based on continuous-phase QPSK with Gaussian filtering during switch from one phase to the other. Signal processing is done digitally with minimum external discrete components for air interface. The telemetry system can be used to assist a smart capsule (slave) that can be swallowed to establish data communication with external device (master). The system is designed, simulated, and emulated on FPGA showing 20 dB attenuation on side-lobes of the spectrum.
Die Anmeldung betrifft eine elektronische Pille zur steuerbaren Abgabe einer Substanz, insbesondere eines Medikaments, in einem menschlichen oder tierischen Körper, mit einem Gehäuse (3), in welchem die abzugebende Substanz (17) aufgenommen und in welchem eine Abgabeöffnung (47) zur Abgabe der Substanz (17) vorgesehen ist, wobei die Substanz (17) zur Abgabe aus dem Gehäuse (3) mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagbar ist, mit einer elektronischen Steuereinheit (53, 59, 61, 63) und mit einer im Verlauf eines Abgabepfades angeordneten Ventileinheit (33), welche von der Steuereinheit (53, 59, 61, 63) von einer Geöffnet-Stellung in eine Geschlossen-Stellung steuerbar ist. Im Gehäuse (3) ist im Verlauf des Abgabepfades für die abzugebende Substanz (17) eine Drosselstrecke (45) vorgesehen.
Pildora electronica para la liberación controlada de una sustancia, en particular de unmedicamento, dentro de un cuerpo humano o animal, (a) con una carcasa (3), dentro de la cual se dispone la sustancia (17) a suministrar y la cual esta provista deuna abertura de liberacion (47) para la liberación de la sustancia (17), donde puede aplicarse una presiónpredeterminada sobre la sustancia (17) para dispensarla de la carcasa (3), (b) con una unidad de control electronica (53, 59, 61, 63) y (c) con una unidad de valvula (33) dispuesta a lo largo de una via de liberacion, que puede conmutarse desdeuna unidad de control (53, 59, 61, 63) desde una posiciOn de apertura a una posición de cierre, (d) caracterizada (e) por que la carcasa (3) esta formada por dos partes, donde una primera parte de carcasa (3a) esta formadacomo una unidad portadora (5) para la sustancia (17) a suministrar y una segunda parte de carcasa (3b)comprende la unidad de valvula (33) y la unidad de control (53, 59, 61, 63), (f) por que en la carcasa (3) esta provisto a lo largo de la via de liberación para la sustancia (17) a suministrarun tramo de estrangulaciOn (45) que esta diseriado como un elemento de estrangulacion (45) o quecomprende un elemento de estrangulaciOn (45), (g) par que el elemento de estrangulacion (45) presenta una porosidad definida, (h) por que un elemento de cierre (35) de la unidad de valvula (33) puede accionarse por una unidad deaccionamiento de valvula (39) que comprende un elemento actuador (41) que presenta dos posiciones deconmutacion estables dependientes de la temperatura, donde en caso de sobrepasarse una temperaturaumbral el elemento actuador (41) desplaza el elemento de cierre (35) desde la posicion de cierre a laposición de apertura, y en caso de producirse un descenso por debajo de la temperatura umbra! lodesplaza desde la posición de apertura a la posici6n de cierre, y (i) por que el elemento actuador (41) esta disefiado como un elemento recto o curvado en forma de placa,dispuesto de tal manera que con su superficie orientada hacia la abertura de un asiento de valvula (37)delimita la via de liberación para la sustancia (17).