Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Microxips Biomèdics

Codi de l'assignatura: 364596

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Pedro Luis Miribel Catala

Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica

crèdits: 3

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 75

 

Activitats presencials i/o no presencials

30

 

-  Teoricopràctica

Presencial i no presencial

 

30

 

(Diferents activitats. Teoria, simulacions, treball amb documents, tutoria, etc.)

Treball tutelat/dirigit

10

(Activitats indicades al Campus.)

Aprenentatge autònom

35

 

 

Recomanacions

 

Seguir tota la documentació que es penja al Campus Virtual i tenir-la disponible a l’hora de fer la classe presencial teòrica i pràctica.

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Capacitat per utilitzar eines informàtiques de recerca de recursos bibliogràfics o d'informació relacionada amb les tecnologies mèdiques i la bioenginyeria (personal).

   -

Habilitat per treballar de manera autònoma (personal).

   -

Coneixement de matèries bàsiques i tecnològiques, que capaciti per a l'aprenentatge de nous mètodes i tecnologies, i doti d'una gran versatilitat per adaptar-se a situacions noves (personal).

   -

Capacitat per accedir a estudis posteriors, desenvolupar una actitud positiva per mantenir actualitzats els coneixements en un procés de formació continuada i proporcionar l'amplitud i profunditat suficient per accedir a la formació de postgrau en l'àmbit de l'ensenyament avançat de l'enginyeria biomèdica.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

— Adquirir el concepte de bioxip i conèixer l’àmplia família de dispositius relacionats amb l’àmbit.
— Conèixer el procés de disseny d’un dispositiu microelectrònic en l’àmbit biomèdic, des de la concepció de la idea inicial fins a la implementació final, mostrant alguns exemples. Amb aquesta finalitat es planteja una programació gradual de l’assignatura pel que fa als coneixements.
— Iniciar-se en els coneixements bàsics necessaris sobre la tecnologia CMOS.
— Conèixer els fonaments del disseny microelectrònic analògic, primordialment, i certs apunts al disseny mixt. A partir d’aquests fonaments, es combina l’electrònica amb la seva integració amb elements d’interès en l’àmbit. Des de la visió dels biosensors per a diferents aplicacions: per exemple, tractant una introducció als biosensors i la seva aplicació en l’àmbit dels Point-of-Care, els conceptes dels dispositius on-body i implantables, i sensors d’imatge.
— Presentar una introducció a les problemàtiques sobre la biocompatibilitat. Cal tenir present la dimensió de l’assignatura, que pretén donar una visió introductòria en aquests temes. A partir d’un projecte a desenvolupar durant el curs, com a fil conductor, s’aniran avançant en els fonaments de l’assignatura, per després entrar a la part més especialitzada.

 

Referits a habilitats, destreses

— Capacitar per treballar de manera autònoma i en equip, cercar informació específica, fer primers dissenys electrònics, etc. Cal organitzar-se bé la feina fora de l’aula, quant a preparació i lectura de materials (capítols de llibres programats, articles, etc.); s’ha de portar al dia la programació de tasques, etc.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Introducció. Què són els bioxips?

*  Què són els bioxips? Tipologies. Necessitats. Àmbits i aplicacions. Introducció als POC (Point-of-care); exemples discrets/integrats. Conceptes dels Body Sensor Networks. Wearables. Implantables. Altres exemples

2. Tecnologia

*  1.1. Introducció al procés CMOS i als transistors MOSFET / CMOS process and MOSFET Transistors
1.2. Model elèctric. Regions de treball. Petit senyal / Electric model. Operating regions. DC and AC analysis

1.3. Introducció al disseny i a la fabricació de circuits integrats (IC) / Introduction to ASICs technologies

3. Introducció al disseny de circuits electrònics analògics CMOS / CMOS Analog Circuits

*  2.1. Etapes CMOS bàsiques / Basic CMOS modules
2.2. Amplificadors CMOS bàsics, single-ended i diferencials / Basic Amplifiers

2.3. Filtres/Filters

2.4. Comparadors/Comparators

2.5 Conceptes relacionats amb l’Energy Harvesting i el Power-management.

4. Digitalització de senyals analògics i tractament de soroll / Fonamentals in Mixed-Signals Design

*  4.1. Soroll/Noise
4.2. Introducció als ADC  / Introduction to ADCs

5. Sensors. Transversal durant el curs

6. Exemples realitzacions. Tema transversal

*  Realitzacions de plataformes POC

Exemple d’implantables

Altres exemples. Àmbit BioXIOPS

7. Projecte transversal durant el curs

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

La coordinació de l’assignatura i el professorat implicat, sobre la base de les instruccions que en tot moment puguin derivar-se de les autoritats universitàries i dels manaments i ordres de les instàncies de les autoritats sanitàries, treballaran per mantenir l’activitat docent i la interacció amb l’estudiant de la millor manera possible, gràcies als recursos disponibles a la Universitat i a la pròpia experiència guanyada durant el semestre de primavera del curs 2019-2020 i curs 2021-22. Es faran servir els diferents recursos que la universitat posa a les nostres mans per facilitar l’aprenentatge i complir amb els objectius del curs

L’eina fonamental de base per a la comunicació entre l’estudiant i el professorat serà el Campus Virtual de l’assignatura.

La metodologia de l’assignatura es basa en activitats per a l’ensenyament actiu, i es basa en diferents recursos i eines per a la docència, siguin síncrons o asíncrons.

Les activitats van des de teoria, teoricopràctiques (problemes tutoritzats, simulacions de circuits, treball sobre documentació), així com generar un petit projecte al final de l’assignatura, i tutories. Especial atenció a activitats que es programaran via Campus Virtual, fixades per les programacions de lectures dels materials preparats (transparències,

articles, capítols de llibres, etc.), abans i després de les sessions, resolució de qüestionaris a les classes, treballs en grup programats, realització de problemes, etc.

 

El mateix projecte es planteja dins d’un entorn de simulació «conegut» per part dels estudiants, del tipus SPICE.

Atesa la incertesa dels possibles escenaris desconeguts davant la pandèmia, aquesta docència és mixta, de modalitat presencial i no presencial.  

La docència està sota l’acció directa del professorat en les diferents activitats que es programin, que es combina amb el temps autònom de treball de l’estudiant, sigui tutoritzat o autònom.

Segons l’estat de la pandèmia, la instrucció clara que cal seguir és de mantenir la interacció amb els estudiants per a les diferents activitats en la modalitat indicada, mantenint les franges horàries establertes per l’ensenyament per a l’assignatura.

D’acord amb el nombre d’estudiants matriculats, les capacitats de l’aula assignada i els recursos presents a l’aula, les activitats i metodologia s’adaptaran a les necessitats presents, combinant activitats monitorades per un professor, en la franja establerta, que pot ser presencial o no presencial.

L’assistència a l’80% de les sessions   (presencials o online si fos el cas) és obligatòria. Altrament, l’estudiant
no serà elegible per passar el curs. 

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

L’assignatura té una forta càrrega de treball fora de l’aula, de manera que es planteja una avaluació continuada a partir de:

— les tasques assignades de lectures, resums, problemes, simulacions de circuits, etc. (40 %)
— el projecte que cal presentar durant el curs (45 %)
— final de síntesi - examen: 15 %

L’assistència a l’80% de les sessions (presencials o online) és obligatòria. Altrament, l’estudiant
no serà elegible per passar el curs.

Se supera el curs si el promig global és de 5 o més sobre 10.

Les activitats van des de les programacions de lectures de documents i treball sobre aquests documents, generació d’informes, la resolució de qüestionaris, exercicis de problemes, treballs en grup o individuals, etc.

El mateix projecte es planteja dins d’un entorn de simulació «conegut» per part dels estudiants, del tipus SPICE.

El seguiment es fa via tutories durant les sessions programades siguin presencials o no presencials.

L’assignatura ja té programat un examen de síntesi que és tipus open-book i/o i serà online. L’examen seria via Campus Virtual, amb pregunta oberta que es respon penjant un document PDF del problema fet, per corregir, i com a evidència.

La idea és que cada estudiant tingui un problema diferent. Podria demanar-se intervenció via Skype UB o plataforma que en aquell moment tingui la UB per a prova oral, de curta durada, simplement tipus entrevista i confirmació de coneixements, amb pes dins de la prova de síntesi, com una pregunta més.

Si algú demana revisió, es demanarà que ho notifiqui pel Campus Virtual, i es programarà sessió online, per al particular.

Pel que fa a la reavaluació, si fos el cas, es manté tot el ja programat, i seria també un examen via Campus Virtual.

La reavaluació seria en base a prova semblant a la indicada anteriorment i es faria el promig dels diferents elements. La resta dels elements com són el treballs, problemes, activitats, etc, no són reavaluables.

 

Avaluació única

En cas que se segueixi aquesta via, s’ha de presentar de forma obligatòria el treball del projecte de l’assignatura, així com les tasques que determini el professor. La nota s’obté de la prova de síntesi final (55 %) per aquest cas,  i el projecte (45 %) al final de curs.

L’assistència a l’80% de les sessions (presencials o online) és obligatòria. Altrament, els estudiants
no serà elegible per passar el curs.

Se supera el curs si el promig global és de 5 o més sobre 10.

En cas de reavaluació,  seria en base a prova semblant a la indicada anteriorment i es faria el promig el projecte que no és reavaluable.

 

 

Fonts d'informació bàsica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Llibre

A CMOS Self-Powered Front-End Architecture for Subcutaneous Event-Detector Devices: Three-Electrodes Amperometric Biosensor Approach.

J. Colomer-Farrarons and P. Miribel-Català

Publication Date: February 25, 2011 | ISBN-10: 9400706855 | ISBN-13: 978-9400706859 | Edition: 2011

  Enllaç

Llibres fonaments disseny / Design books

CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation, 3rd Edition (IEEE Press Series on Microelectronic Systems)

R. Jacob Baker.

Publication Date: September 7, 2010 | ISBN-10: 0470881321 | ISBN-13: 978-0470881323 | Edition: 3

  Enllaç

Llibres fonaments disseny / Design books

Fundamentals of Microelectronics

B. Razavi.

Publication Date: January 28, 2008 | ISBN-10: 0471478466 | ISBN-13: 978-0471478461 | Edition: 1

  Enllaç

Llibre de fonaments / Fonamentals

Microelectronic Circuits (The Oxford Series in Electrical and Computer Engineering)

Sedra/Smith

Publisher: Oxford University Press, USA; 6 edition (December 15, 2009)

Language: English| ISBN-10: 0195323033 | ISBN-13: 978-0195323030

  Enllaç

Capítol

Farem referència a diferents materials disponibles en format OPENSOURCE (INTECH).

Alguns exemples:

http://www.intechopen.com/books/semiconductor-technologies/semiconductor-processes-and-devices-modelling

http://www.intechopen.com/books/state-of-the-art-in-biosensors-general-aspects/review-on-the-design-art-of-biosensors

http://www.intechopen.com/books/state-of-the-art-in-biosensors-general-aspects/bioelectronics-for-amperometric-biosensors

 

 

Article

Farem diferents referències a material disponible via l’IEEE que pot ser visualitzat des d’ordinadors amb IP de la UB.

http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jsp

Text electrònic

Hi haurà transparències pròpies per a l’assignatura, disponibles via el Campus Virtual.