Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door

Nieuwscoördinator

Imec toont tech voor de toekomst

Holografie, hdr-conversie, organs-on-a-chip

Organen-op-een-chip en oogtracking met eog

Het is niet verwonderlijk dat imec zich ook op de gezondheidszorg richt, waar de rol van technologie almaar belangrijker wordt. Zo constateert het instituut dat medicijnontwikkeling een proces van tientallen jaren en miljoenen euro's is, dat in de meeste gevallen geen product oplevert dat bij de patiënt terechtkomt. Van de medicijnkandidaten sneuvelt 66 procent in de late fase II, terwijl nog eens 30 procent de laatste fase III niet doorkomt. Ook als een medicijn alle tests en keuringen heeft doorlopen, is er het risico dat het van de markt wordt gehaald wegens onverwachte effecten. Een voorname oorzaak ligt bij het gebrek aan menselijke testmodellen, iets waarvoor organen-op-een-chip een oplossing kunnen bieden.

Dit soort chips zijn niet nieuw, maar de multi-electrode array-chip op een basis met microkanaaltjes die door imec is ontwikkeld, biedt verbeteringen op het gebied van gebruik, schaalbaarheid, meetresolutie, doorvoer en sensorintegratie.

De chipmodule heeft zestien microkamertjes waarin stoffen zoals voeding of medicijnen kunnen worden geplaatst. Peristaltische pompjes transporteren het materiaal naar zestien wells op de chip, waarin zich het celmateriaal bevindt. Die cellen groeien op een oppervlak met nanogroeven dat in vergelijking met een plat oppervlak voor weefsel kan zorgen dat zich meer als orgaanmateriaal gedraagt. Elke well heeft 1024 elektrodes voor signaalmetingen. De configureerbare circuits ondersteunen het aanbrengen van spanning en stroom, het monitoren van impedantie en impedantiespectroscopie. Hierdoor is een groot aantal parallelle tests met een enkele chip mogelijk.

Voordat de organen-op-een-chip in gebruik genomen kunnen worden, moet imec nog meer tests uitvoeren met menselijke stamcellen en ook moet de doorvoer nog omhoog om te voldoen aan de wensen van de farmaceutische industrie. Dit laatste moet geen probleem zijn, aangezien de chip erg schaalbaar is. Bovendien heeft imec voor een packageformaat gekozen dat standaard is in de farmaceutische wereld, zodat bijvoorbeeld pipetting robots de microkamertjes snel automatisch kunnen vullen. Imec heeft succesvolle tests uitgevoerd met hartcellen, maar gaat nu met meer orgaancellen testen, zoals die van de lever en de hersenen.

Oogtracking met elektro-oculografie

Vorig jaar demonstreerde imec eyetracking met behulp van een droge-elektrode-eeg-techniek, waarbij hersengolven werden gemeten. Dit resulteerde in een aanzienlijk kleinere, zuinigere en goedkopere techniek dan die op basis van camera's die op de pupillen zijn gericht. Het kan echter nog compacter, toonde het instituut dit jaar aan.

De methode op basis van elektro-oculografie of eog maakt gebruik van de eigenschappen van het oog als elektrische dipool; bewegingen hebben invloed op de elektrische eigenschappen van de huid rond het oog. Door deze eigenschappen te meten met elektrodes en het signaal te analyseren, kunnen de oogbewegingen worden geschat.

Het voordeel is dat de techniek te integreren is in een bril van normale omvang. Ook de accu's die nodig zijn voor de overdracht van gegevens via bluetooth, kunnen zeer klein blijven en toch een werkzame duur tot tien uur opleveren. De samplingrate bedraagt 256 samples per seconde, wat een verdubbeling is ten opzichte van op camera's gebaseerde technieken voor oogtracking.

De integratie in comfortabele brillen maakt de techniek geschikt voor de gezondheidszorg. Het meten van de oogbewegingen zou bijvoorbeeld parkinson in een vroeg stadium aan het licht kunnen brengen, en kunnen helpen bij het monitoren van het verloop van andere ziektes en de voortgang van behandelingen. Daarnaast denkt imec aan bediening met de ogen van slimme brillen en aan integratie in vr-headsets, waarin oogtracking kan helpen bij foveated rendering, het renderen van beelden waar de drager naar kijkt.

Reacties (18)

Wijzig sortering
"Dit laatste vergt dan wel weer extra hardware, terwijl de eisen voor de basistechniek erg laag zijn. Het werkt al op een zuinige Cortex M4F-processor met 32kB rom en 64kB ram."

Een M4F is anders een aardig krachtige processor in embedded land! 32-bits processor op 80~180MHz en een hardwarematige floating point unit. In contrast, een Arduino (uno) heeft een 8-bit processsor (Atmel 328p) op maximaal 20MHz en geen floating point unit. Om wat meer ter verbeelding te spreken, het berekenen van afstand tussen twee lat/lon (float, 32bits) coordinaten zal met een M4F grofweg een factor 50 (of meer!) sneller zijn door bovengenoemde verschillen.

En niet te vergeten, sommige M4F's hebben een DSP co-processor, wat zeker zal helpen bij het bepalen van fase en amplitude van de binnenkomende signalen.

edit: aangevuld met informatie

[Reactie gewijzigd door un1ty op 23 mei 2018 20:59]

Een zeer veel gebruikte bluetooth chip (NRF52) heeft een Cortex M4F, de voorloper (NRF51) nog een Cortex-M3. 8-bit processoren zijn echt verleden tijd, de standaard is toch wel een Cortex-M0/M3/M4 geworden. Het is allemaal 32 bit tegenwoordig. Een cortex-m0 is qua kosten ook goedkoper dan 8 bit processoren, vandaag de dag is er eigenlijk geen reden meer om voor een 8-bit processor te kiezen in een nieuw design.

[Reactie gewijzigd door wkleunen op 23 mei 2018 20:46]

Hoewel ik het met je eens ben dat er voor ontwikkelaars/hobbyisten (zoals je al aanhaald, mbed) geen enkele reden is om niet voor een 32-bits processor te kiezen, gaat dat niet altijd voor massa-productie (miljoenen) op. Als iets werkt met een 8-bit processor en het bespaard je 5 cent op de productie kosten, dan zal hier zeker voor gekozen worden! Ook al zou je voor een M0 (die inderdaad vaak even goedkoop of goedkoper is dan de meeste 8-bitters) kiezen dan nog is een M4F een factor 10 sneller vanwege de floating point unit en hogere clocksnelheden. Zelf werk ik al enige tijd met verschillende microcontrollers van ST uit de nucleo reeks. Zelfs de L4 (cortex-M4) microcontrollers zijn beduidend sneller dan een F0 (cortex-M0)!

Nog een reden waarom er nog altijd veel gebruik wordt gemaakt van 8-bitters zoals bijvoorbeeld de PIC is dat deze veel minder gevoelig zijn voor storingen. Een piekspanning van 8V op je M0 zal bijna gegarandeerd je processor om zeep helpen, dat terwijl een PIC soms nog 12V pieken zal overleven! Deze PIC's zul je dan ook echt in de meest bizarre apparaten terug zien komen (zoals bijvoorbeeld koffie-zet apparaten en baardtrimmers).

Nordic semi bluetooth modules (met M3/M4F) zijn inderdaad enorm veel gebruikt en werken fantastisch, maar goedkoop zijn ze niet, derhalve zou ik voor budget apparatuur toch echt zoeken naar een alternatief.

edit: aangevuld met informatie

[Reactie gewijzigd door un1ty op 23 mei 2018 20:59]

Een nordic is best goedkoop hoor. Je koopt BLE bakens (complete producten, pcb, chip, etc..) al voor 5 dollar. Op mouser staat de nrf52 voor 1.87 dollar, nrf51 1.74. Het verschil tussen de M3 en M4F is minimaal, de cpu zelf maakt het verschil niet echt. Het is meer de hoeveelheid chips die wordt geproduceerd. Ook TI ble chip is al cortex M3 of M4 (CC2640).

Dat is nog wel een stap hoger dan de bottom-line qua prijzen voor massa productie wat je noemt. Maar het gaat hier wel om "connected" devices, via zigbee of ble. Je zult dus ook een ble of zigbee stack moeten draaien. De BLE stack van nordic (softdevice) is al ruim over de 100kb flash en iets van 16kb ram.

Vergeleken bij een arduino is het inderdaad vele male krachtiger, maar het is vrij standaard een m3/m4 voor een connected ic. Je kunt wel een PIC kiezen, maar dan heb je nog geen BLE/Zigbee.

Toevoeging: en wat betreft 12V tolerant, je hebt wel degelijk cortex varianten die 5V tolerant zijn. Wil je nog een hoger voltage, gebruik dan een galvanische scheiding, m.b.v. een optocoupler of inductie. Ik geloof best dat er designs zijn die er op hopen dat de CPU wel een 12V tik overleeft, maar een galvanische scheiding is natuurlijk veel netter.

[Reactie gewijzigd door wkleunen op 24 mei 2018 10:26]

De 'goedkopere' reeks van TI draait op 8051's (8 bitter van heel lang geleden), de 254x reeks. Deze zijn voor massaproductie veel in gebruik. De 26xx reeks is echt overkill voor veel toepassingen en bovendien veels te duur (orde 2+ Dollar vs 1.6, iedere cent telt). Bovendien moet je ook meerekenen dat voor medical of automotive je veel duurder uit bent door kwalificaties wat meestal niet voor de meest moderne chips is gedaan.

De stack voor de 8051 reeks is zo'n 60kb, maar vreet geen ram (16k is vrij veel voor een ble chip). Het is bovendien niet ongebruikelijk om de stack te strippen van onderdelen die je niet nodig hebt wat het geheugengebruik en het flash verbruik sterk verminderen.
Ok prima, het kan altijd goedkoper en in de "algemene" embedded wereld zal een heel assortiment aan cpu cores blijven, al is mijn inschatting wel dat het steeds meer 32 bit wordt. Dat is ook al de trend geweest de afgelopen 10 a 20 jaar.

Het gaat er gewoon om dat een M4F niet een hele gekke gedachte is voor BLE, omdat het nu al in BLE chips wordt ingebouwd. Zowel nordic als ti bieden nu al mogelijkheden aan. Dus als ze de radio frontend aanpassen in toekomstige designs, de huidige cores die ze nu al gebruiken (m4f) biedt dus als voldoende rekenkracht.

De CC254x wordt inderdaad veel gebruikt in BLE producten, maar de NRF51822 ook. De cc254x en NRF51822 verschillen niet in prijs. De CC264x en en NRF52 zitten ook dicht bij elkaar.

Voor de rest, NXP bluetooth -> 32 bit, DA14580 -> 32 bit, Qualcomm CSR101x -> 16 bit,

die 8 bit cores, de 8051 bijvoorbeeld, dat zijn hele idd oude cores. Nordic gebruikte die vroeger ook, maar die zijn inmiddels overgestapt op volledig 32 bit cores. Maar wat denk jij zelf, over 5 jaar, 10 jaar, nieuwe generaties van BLE chips. Denk je dat chip makers daar nog 8 bit cores op gaan zetten om een enkele cent te besparen, of denk je dat er steeds vaker een 32 bit core opgezet wordt ? Of denk je dat er een fabrikant is (bijvoorbeeld nordic) die het lef heeft om van 32 bit terug te gaan naar 8 bit ?


Ik denk dat de belangrijkste reden vandaag de dag nog is om voor een 8-bit core te kiezen, omdat bepaalde mensen het altijd al zo gedaan hebben. Ze hebben bijvoorbeeld al 30 jaar ervaring met 8 bit cores en de bijbehorende toolchain. Dat bepaald dan de keuze om weer voor de 8 bit te kiezen. Op zich is dat een redelijk valide reden, omdat de time to market gewoon korter wordt als je een bekende toolchain blijft gebruiken. Of er ligt nog bestaande software van een ouder design, maar in principe is het dan een legacy design en geen nieuw design.

[Reactie gewijzigd door wkleunen op 24 mei 2018 12:47]

Dat riepen ze in de jaren 70 ook toen de Motorola 68000 kwam. En kijk we zijn 40 jaar later en we hebben nog steeds 8 bit. Er zijn geneog situaties waar die 8 bit gevallen voldoende zijn en zodoende zijn ze neit weg te slaan.
De conferentie is nog niet gedaan, maar nog volop bezig, het is de eerste dag. Knap dat jullie al een artikel hebben, was er een press briefing op voorhand?
Er is nog veel meer te zien en te horen, maar je kan niet alles bespreken natuurlijk.
IMEC heeft er zelf baat bij goede relaties met de pers te hebben om hun onderzoeken zichtbaar te maken. Er wordt voor veel onderwerpen van de conferentie een press release verzorgd. Zie ook https://www.imec-int.com/en/imec-press-releases en https://www.imectechnologyforum.com/itf2018belgium

[Reactie gewijzigd door the_stickie op 23 mei 2018 16:23]

Ik ken 1 van de geinterviewden (heb meegewerkt aan de SDR naar HDR conversie) en het interview was gewoon vandaag.
Totaal niet dezelfde technologie maar toch leuk om te delen:

https://www.youtube.com/watch?v=Omd-MhqCM88

zo kan iedereen zelf hologrammetjes maken.
Heerlijk artikel,voor mij mogen jullie meer ruimte maken voor dit soort zaken, bedankt.
Vergeet de radar demos niet te bezoeken!

[Reactie gewijzigd door ilm op 23 mei 2018 18:48]

Bij het lezen van dit soort artikelen baal ik er altijd van dat we vooralsnog geen 150 jaar oud kunnen worden....zo nieuwsgierig wat er dán allemaal mogelijk gaat zijn.... :9
Bij het lezen van dit soort artikelen baal ik er altijd van dat we vooralsnog geen 150 jaar oud kunnen worden....zo nieuwsgierig wat er dán allemaal mogelijk gaat zijn.... :9
Toch ietsje te vroeg geboren dan; over 150 jaar worden we wel allemaal 150 :+
Kan tweakers nou eindelijk eens links bij video's plaatsen...
Ik wou deze graag zien maar zoals altijd doet de advertentie het prima en vervolgens niks... zwart beeld en een video die 0 sec is
Eerst en vooral heel tof dat ik hier nieuws lees over ITF! imec is al enkele jaren véél meer dan waar de originele afkorting voor stond. Daarom zou ik ook willen vragen of de auteur 'imec' zou willen gebruiken in plaats van 'het IMEC'. Dat komt voor mij nogal vreemd over ;-)
Maar nogmaals, geweldig dat ik hier ook nieuws mag lezen over zaken waar ik ook zelf aan meewerk :-)
Tweakers, het lijkt me een beetje gek dat ik reclame van 5 seconden voor een filmpje van 2 seconden krijg. Kunnen jullie niet wat beter in de hand houden waar ads worden geplaatst?

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Call of Duty: Black Ops 4 HTC U12+ dual sim LG W7 Google Pixel 3 XL OnePlus 6 Battlefield V Samsung Galaxy S9 Dual Sim Google Pixel 3

Tweakers vormt samen met Tweakers Elect, Hardware.Info, Autotrack, Nationale Vacaturebank en Intermediair de Persgroep Online Services B.V. © 1998 - 2018 Hosting door True

*