Los SoC avanzados traen un cambio radical en los diseños médicos de IoT

En el espacio médico y farmacéutico, Internet de las cosas (IoT) tiene el potencial de remodelar radicalmente la forma en que los dispositivos médicos sirven a los médicos, enfermeras y hospitales y mejorar la calidad de vida y la atención médica de los pacientes. Y solo recientemente los avances en los diseños de sistemas en chip (SoC) han permitido a los ingenieros y diseñadores finalmente descifrar el código en los dispositivos médicos conectados.

Algunos de esos avances en el diseño de SoC incluyen nuevos circuitos integrados que simultáneamente reducen la huella de energía, reducen la cantidad de espacio en la placa necesaria para los componentes y reducen los costos de los componentes. La adición de baterías desechables a los dispositivos médicos de IoT ha sido otro gran avance, necesario por razones de integración de componentes y espacio, así como para abordar la disponibilidad segura de los dispositivos médicos en sí. Ambos desarrollos han hecho que la ingeniería de dispositivos médicos conectados sea más factible en términos de lista de materiales (BOM), consumo de energía y logística de fabricación.

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Cómo los dispositivos médicos conectados mejoran los resultados de los pacientes

IoT ya está creando nuevas oportunidades para que los dispositivos médicos sirvan mejor a los médicos y pacientes al agregar conectividad a los dispositivos tradicionalmente fuera de línea.

Mire los medidores de glucosa conectados. Los pacientes los usan como un parche, con la aguja debajo de la piel midiendo el azúcar en sangre y luego transmitiendo esa información a una aplicación en el teléfono inteligente del usuario. No solo es una alternativa indolora y duradera para los diabéticos que ya no necesitan pincharse los dedos constantemente en busca de sangre, sino que también proporciona una nueva forma de recopilar y almacenar datos sobre los niveles de glucosa de los pacientes en tiempo real, de manera conveniente. accesibles en sus teléfonos para una fácil referencia más adelante.

Los inhaladores inteligentes son otra aplicación innovadora de conectividad en dispositivos médicos. Con los inhaladores tradicionales, se indica a los pacientes con asma que esperen entre 30 y 60 segundos entre inhalaciones para que el medicamento sea más eficaz. Pero un estudio publicado a principios de este año descubrió que el 84% de los pacientes no esperaban 30 segundos (el tiempo mínimo recomendado) entre inhalaciones.

De hecho, el 54% ni siquiera esperó 15 segundos. Cuando los pacientes no usan el inhalador correctamente, no están recibiendo la dosis adecuada de medicamento. En consecuencia, los dispositivos no son tan efectivos como deberían y deberían ser. Y, por supuesto, el paciente no tiene idea de que no está usando el inhalador correctamente porque un médico no está ahí para brindar esa retroalimentación.

Agregar conectividad al inhalador aborda este problema directamente. Los inhaladores inteligentes miden el uso del dispositivo en tiempo real, brindando a los pacientes información inmediata sobre la efectividad de sus inhalaciones, la dosis que reciben, la frecuencia con la que las reciben, etc. Esa es información útil para los pacientes porque les brinda recordatorios en el momento sobre cuándo y cómo usar sus inhaladores para obtener el efecto completo. Pero también es útil para las empresas farmacéuticas. En lugar de medir la eficacia de sus dispositivos basándose en los cuestionarios de los usuarios (que a menudo los pacientes completan en función de cómo creen que están usando el inhalador en lugar de su comportamiento real), las empresas obtienen datos inmediatos y precisos sobre el comportamiento del usuario y se puede ajustar según sea necesario.

Los medidores de presión arterial (PA) son otro ejemplo de dispositivos médicos que se han mejorado haciéndolos más inteligentes. Por lo general, si necesita que le midan la presión arterial, debe hacerlo en el consultorio del médico. Pero para muchos pacientes, un viaje al consultorio del médico es un momento estresante. El simple hecho de estar en el consultorio de un médico o en el hospital puede elevar la lectura de la PA de una persona más de lo habitual, lo que da como resultado un número inexacto. El uso de un medidor de presión arterial conectado en el hogar puede ayudar a garantizar una lectura de PA en reposo más típica, que luego se transmite a la nube para que acceda el consultorio del médico. Esa es información de mayor calidad tanto para el médico como para el paciente, lo que genera diagnósticos y recetas más precisos.

Si hay un hilo común para estas y otras aplicaciones de dispositivos médicos conectados, como parches de termómetro continuo o dispositivos de inyección inteligente, es este:más y mejores datos mejoran la atención al paciente. Los dispositivos médicos inteligentes permiten a las empresas farmacéuticas y médicas crear enormes bases de datos que recopilan comentarios de los pacientes en tiempo real y de alta calidad sobre todo, desde la eficacia de los medicamentos hasta el grado de disciplina en el uso del paciente. Esa base de datos se alimenta de información sobre el comportamiento del usuario en tiempo real proporcionada por los dispositivos conectados, lo que, a su vez, les brinda a los médicos información más precisa sobre cómo tratar a sus pacientes y les permite hacer ajustes en sus propios planes de tratamiento (por ejemplo, informándoles si no están tomando suficiente de la dosis prevista de un inhalador o no la toman con la suficiente regularidad).

Superar los desafíos del diseño

Si bien la conectividad y los dispositivos médicos inteligentes cambian las reglas del juego para los pacientes y los médicos, son una tendencia relativamente reciente. Durante años, los ingenieros de dispositivos médicos se han visto limitados por una serie de factores prohibitivos.

El costo, como de costumbre, es uno de los grandes desafíos. La lista de materiales, tanto para el SoC como para los componentes externos necesarios para diseñar un medidor de presión arterial inteligente o un inhalador inteligente, ha sido un obstáculo importante para los ingenieros que intentan brindar una conectividad significativa para estas aplicaciones.

El consumo de energía y la vida útil también han sido obstáculos importantes para el diseño. Los dispositivos médicos suelen tener una vida útil prolongada, de entre 18 meses y cuatro años. Eso es mucho tiempo para estar en uso, y si el SoC no consume energía de manera eficiente, simplemente no podrá satisfacer las necesidades del usuario. ¿De qué le sirve un medidor de glucosa inteligente a una persona con diabetes si la batería no puede durar más de unos meses antes de agotarse?

Solo al abordar los problemas de costo y de huella, los ingenieros pueden ampliar el alcance y la disponibilidad de los dispositivos médicos conectados. La integración de baterías de óxido de plata como parte del diseño del chip es una forma de avanzar. Su diseño pequeño y delgado los hace más fáciles de integrar en el chip. Su baja capacidad, cuando se combina con un convertidor CC / CC, reduce el voltaje y asegura que la capacidad de la batería sea capaz de funcionar durante ese período de 18 meses a cuatro años, con energía de sobra. Su naturaleza desechable significa que los pacientes pueden desechar de forma segura sus inhaladores o inyectores, incluida la batería, después de su uso. Y su asequibilidad también ayuda a reducir los costos generales de la lista de materiales para el dispositivo.

Un cambio radical para los dispositivos médicos y el IoT

Si bien es posible que la industria de los dispositivos médicos no sea conocida por sus rápidos ciclos de revisión, es difícil no ver qué tan rápido se mueve el terreno bajo los pies de estos ingenieros. Todavía estamos en los primeros días de los dispositivos médicos inteligentes conectados, pero la hoja de ruta es clara:nuevas soluciones de SoC que optimizan la integración de componentes, reducen los costos de BOM y reducen el consumo de energía a la mitad, junto con la explosión del almacenamiento en la nube y big data - han creado un mercado más fértil que nunca para que los dispositivos médicos inteligentes despeguen y brinden retroalimentación en tiempo real a los pacientes sobre la efectividad de los medicamentos y para ayudar a mejorar la calidad de vida en general.

—Adrie Van Meijeren es gerente de grupo de marketing de productos para conectividad de baja potencia en Dialog Semiconductor.