Sistema integrado para monitorizar la cantidad de radiación ionizante acumulada en un dispositivo médico implantable.

Se describe un sistema integrado para monitorizar cantidad de radiación ionizante acumulada en un dispositivo médico implantable.

Las radiaciones ionizantes son perjudiciales para los componentes electrónicos incluidos en los dispositivos médicos implantables. El sistema comprende una capacidad (1) aislada eléctricamente del dispositivo médico implantable, donde uno de los terminales de la capacidad (1) es flotante. Comprende unos medios para medir la carga de la capacidad aislada (1), un comparador (3) asociado a los medios para medir la carga, el comparador (3) configurado para comparar el valor medido de carga con un valor de referencia y generar una señal de alarma en función del resultado de dicha comparación.

Campo técnico de la invención

La descripción se refiere en general a dispositivos médicos implantables y, en particular, a un mecanismo para monitorizar la radiación recibida en un dispositivo médico implantable.

Estado de la Técnica

Se entiende por dispositivo médico implantable (IMD) aquél diseñado para ser implantado en un paciente. Estos dispositivos pueden ser utilizados con fines terapéuticos o de diagnóstico al supervisar parámetros fisiológicos, como la presión sanguínea, el electrocardiograma (ECG), el nivel de oxígeno, etc. Ejemplos de ello son los marcapasos o los defibriladores implantables.

Los pacientes portadores de dispositivos médicos implantables a menudo necesitan ser sometidos a terapias o técnicas diagnósticas que implican la exposición a radiaciones ionizantes (rayos X, gamma, protones, etc.). Por ejemplo, los rayos X se emplean en radiografías, radioterapias para el cáncer, técnicas de diagnóstico con contrastes radioactivos... etc.

Tales radiaciones ionizantes son perjudiciales para los componentes electrónicos incluidos dentro de los dispositivos médicos implantables. Pueden conducir a un mal funcionamiento de los mismos debido a la degradación ocasionada por la radiación.

Los fallos sobre los dispositivos electrónicos en general pueden deberse, bien a la dosis total acumulada (TID Total lonization Dosis) o bien por efecto de una única partícula (ión, protón, neutrón) muy energética que provoca un mal funcionamiento puntual o permanente (SEU- Single event efect). En cualquier caso, estos fallos reducen la fiabilidad de los dispositivos.

Existen técnicas para monitorizar la dosis total de radiación que un dispositivo médico implantable ha recibido, y desconectar o modificar consecuentemente algunas de las funciones críticas a las que un exceso de radiación podría afectar y/o generar la información para aconsejar su reemplazamiento en futuros chequeos. La mayoría de estas técnicas están basadas en monitorizar la degradación de las curvas tecnológicas características o parámetros de funcionamiento de algunos de los elementos que componen el circuito microelectrónico de estado sólido. Por ejemplo, la curva característica de respuesta de un transistor Mosfet cuando recibe un umbral de dosis de radiación se ve modificada. Lo mismo ocurre con diodos o transistores bipolares. Monitorizando alguno de los parámetros de funcionamiento de estos dispositivos y comparándolos con los originales, puede detectarse que el dispositivo ha recibido una alta dosis de radiación. Dado que el circuito electrónico de estado sólido está formado por cientos o miles de estos elementos, se concluye que si el elemento observado ha cambiado su respuesta característica por efecto de la radiación, el dispositivo electrónico en su conjunto ha podido cambiar su respuesta, haciéndolo menos fiable, y aconsejando modificar o cancelar alguna funcionalidad.

Esta técnica presenta el inconveniente de que la dosis elevada es detectable cuando el elemento de prueba está degradado y ha cambiado ya alguno de los parámetros de funcionamiento originales. Por ende, otros elementos incluidos en los circuitos electrónicos del dispositivo médico implantable son susceptibles de haberse degradado y por tanto haber ocasionado fallos de funcionamiento previos.

Breve descripción de la invención

La presente invención presenta un mecanismo alternativo para detectar la radiación acumulada y monitorizar la dosis total recibida por un dispositivo médico implantable.

Ventajosamente, la invención permite actuar antes de que los componentes electrónicos que hay en los circuitos de estado sólido que hay en un dispositivo médico implantable modifiquen sus parámetros y características de funcionamiento por efecto de la radiación.

La invención propone integrar una capacidad donde uno de los terminales permanece flotante (sin conexión a ningún elemento que aporte o elimine cargas) y el otro conectado a una tensión o a masa. La invención permite prescindir de complejos sensores que suelen incorporar los dispositivos médicos implantables.

Su funcionamiento se explica a continuación. Si se introducen cargas en la capacidad, por ejemplo usando el llamado efecto túnel o el método de electrones calientes, la capacidad queda cargada y al estar uno de los terminales flotantes, únicamente puede ser descargada utilizando mecanismos de radiación, por ejemplo radiación ionizante, que es precisamente la que se quiere monitorizar. La cantidad de descarga producida en los bornes de la capacidad es proporcional a la radiación recibida. La variación de descarga se traduce en una variación de potencial en los bornes de la capacidad. Midiendo este potencial entre los bornes de la capacidad puede estimarse la dosis de radiación total recibida por el dispositivo.

Breve descripción de las figuras

FIG. 1 Esquema eléctrico básico del funcionamiento de la invención.

FIG. 2 Ejemplo sencillo de una realización de la invención.

FIG. 3 Ejemplo más sofisticado de otra realización de la invención.

Descripción detallada de la invención

La FIG. 1 muestra el esquema eléctrico que explica el funcionamiento de la invención. Una capacidad 1 se instala aisladamente pero junto al dispositivo médico implantable

(IMD). La capacidad 1 tiene uno de sus terminales sin conexión, esto es: flotante. Al estar aislada, únicamente la radiación ionizante hace variar el número de cargas almacenadas en la capacidad 1. En dispositivos de estado sólido integrados, se entiende que un terminal esta aislado o flotante cuando no tiene contacto eléctrico con el silicio, en ninguna de sus formas de dopado. Esto quiere decir que únicamente tiene contacto directo con otras lineas de conexión, ya sea en aluminio o polisilicio no cristalino.

Vigilando el estado de la carga acumulada en esta capacidad 1, se puede determinar la dosis recibida sin necesidad de vigilar cambios en los parámetros de funcionamiento de los componentes internos del IMD, ni de monitorizar los parámetros de ningún otro dispositivo de referencia. Para ello, se puede usar por ejemplo un voltímetro 2 ya que la variación de carga en la capacidad se traduce en una variación de voltaje entre sus terminales. La carga también puede determinarse por ejemplo usando frecuenciómetros o técnicas de acoplos capacitivos o integradores que estimen esta carga.

En la FIG. 2 se muestra un ejemplo de realización que incluye un comparador de voltaje 3 que se encarga de medir y comparar la carga almacenada en la capacidad 1 con un valor de referencia fijado. Cuando este valor es superado, el comparador de voltaje 3 genera una señal de alarma. Esta forma de comparación es también la forma más primitiva de un conversor analógico-digital de un bit de información.

La FIG. 3 ilustra con bloques otro ejemplo de realización más sofisticada. Un sensor 10 que incluye una capacidad 1. La capacidad 1 tiene un terminal flotante como se ha comentado con anterioridad. El terminal flotante del sensor del bloque 10 está conectado mediante una conexión pasiva de alumino o polisilicio con un acondicionador de señal 11. Este acondicionador de señal procesa la señal analógica amplificándola, filtrándola y/o transformándola en una señal procesable por un convertidor digital 12 capaz de transformar la señal analógica proporcionada por el acondicionador de señal 11 en una señal digital codificada por ceros y unos que codifica la magnitud de la carga acumulada en el sensor 10.

De esta manera, el valor de la tensión en los bornes de la capacidad 1 del sensor 10 se procesa analógicamente primero en el acondicionador de señal 11, este acondicionador de señal puede amplificar la señal, filtrar ruidos y estabilizarla frente a cambios externos como alimentación o temperatura, Esta señal se codifica 5 digitalmente posteriormente en un conversor digital 12 de N bits y/o se compara con un valor de referencia fijado en el bloque 13.

A la salida del conversor digital 12 hay una interfaz 14 encargada de generar una señal de acuerdo con la salida del conversor digital 12 y con un valor de referencia 10 fijado en el bloque 13.

A menudo, los IMDs incorporan un canal de comunicación con el exterior que puede ser alámbrico o inalámbrico (magnético, RFID, ondas electromagnéticas, etc.) con el que un dispositivo externo al paciente puede comunicarse con la electrónica de control 15 del dispositivo implantable para leer información sobre los parámetros del paciente monitorizados o enviar comandos para configurar el dispositivo.

Con la interfaz 14 de comunicación digital, un controlador (no mostrado en la figura) puede leer los valores de carga del condensador 1, un histórico de los mismos, 20 señales de alarma además de configurar por ejemplo los valores de referencia.

1. Sistema integrado para monitorizar cantidad de radiación ionizante acumulada en un dispositivo médico implantable, caracterizado por que comprende:

- una capacidad (1) aislada eléctricamente del dispositivo médico implantable, donde uno de los terminales de la capacidad (1) es flotante,

- medios para medir la carga de la capacidad aislada (1),

- un comparador (3) asociado a los medios para medir la carga, el comparador (3) configurado para comparar el valor medido de carga con un valor de referencia y generar una señal de alarma en función del resultado de dicha comparación.

2. Sistema integrado para monitorizar cantidad de radiación ionizante según la reivindicación 1, caracterizado por que los medios para medir la carga comprenden un medidor de voltaje (2) entre los terminales de la capacidad (1).

3. Sistema integrado para monitorizar cantidad de radiación ionizante según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que comprende además una interfaz (14) configurada para modificar el valor de referencia y para comunicar el resultado del comparador (3).

4. Sistema integrado para monitorizar cantidad de radiación ionizante según la reivindicación 3, caracterizado por que la interfaz comunica el resultado del comparador (3) de forma inalámbrica.

5. Sistema integrado para monitorizar cantidad de radiación ionizante según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un acondicionador de señal (11) y conversor analógico-digital (12) asociados con el comparador (3).

6. Dispositivo médico implantable, caracterizado por que comprende un sistema integrado para monitorizar cantidad de radiación ionizante según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 5.