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La innovación médica se personaliza gracias al impulso de la tecnología de semiconductores

Los semiconductores constituyen el núcleo central de un gran número de innovadores dispositivos electrónicos de uso diario. Esto es especialmente cierto en el ámbito de la tecnología médica, que combina sensores avanzados de muy bajo consumo (o incluso sin alimentación) y soluciones de conectividad. Estas tecnologías, junto con la conveniencia y la gran difusión del Internet de las Cosas (Internet-of-Things, IoT) permite un fuerte auge en el sector médico. Las estimaciones del mercado indican que el crecimiento de las aplicaciones médicas se acercará al 10% durante los cinco próximos años, estimulado en parte por la demanda de tratamiento de imágenes en medicina y el equipamiento de hospitales. No obstante, el sector que crece con más rapidez es el de los dispositivos portátiles, incluyendo la tecnología ponible (wearable) y las soluciones de venta al por menor como los hearables (auriculares inalámbricos). Dentro de un contexto de una población más envejecida pero con mayor movilidad y más concienciada con la salud, la comodidad de poder supervisar la salud en el entorno doméstico y y en el profesional fomenta una demanda aún mayor.

Impulsores y aplicaciones del mercado médico

A medida que avanza la medicina se desarrollan nuevas pruebas médicas, a menudo apoyadas en nuevos equipos, o de hecho habilitadas por estos. Dispositivos de ultrasonidos y escáneres TAC permiten evaluar el estado de los pacientes de manera no invasiva, reduciendo así riesgos y costes. Cuando sea necesaria su implantación en el paciente, existe una nueva generación de dispositivos implantables, como desfibriladores y marcapasos, así como monitores inyectables e incluso dispositivos electrónicos ingeribles que pueden transmitir datos o imágenes de forma inalámbrica. En el segmento de venta al por menor, los dispositivos para el seguimiento del ejercicio físico permiten que los usuarios conozcan mejor las funciones básicas y los niveles de actividad, así como adoptar estilos de vida más adecuados. Tales dispositivos que miden y comunican datos clínicos en contraposición a los datos sobre la actividad siguen surgiendo en el mercado como soporte para la supervisión y el tratamiento de diversas afecciones comunes. Al mismo tiempo, los auriculares inalámbricos evolucionan hacia el acceso directo a través de Internet o, en los mercados del comercio minorista, sustituyen rápidamente a los antiguos auriculares y ofrecen unos niveles de funcionalidad sin precedentes.

Existen muchos factores que impulsan el mercado médico; en la mayoría de los países, las personas viven más años y como resultado de ello la población envejece más. Este es tan solo un factor que influye más a largo plazo sobre afecciones como las enfermedades del corazón, la diabetes y el asma, que exigen él control periódico de los pacientes. La tendencia hacia la supervisión fuera de hospitales y consultas médicas se debe en parte a nuestras ajetreadas vidas modernas, que nos exige integrar la supervisión necesaria en nuestro trabajo y en nuestros viajes. También se ve impulsada por el coste: para las organizaciones sanitarias sencillamente es menos costoso que los pacientes se controlen a sí mismos en sus hogares en lugar de pagar al personal médico de un hospital por hacer pruebas que los propios pacientes pueden hacer ellos mismos mediante innovadores equipos electrónicos.

Soluciones médicas impulsadas por la tecnología

Especialmente dentro del renovado y creciente sector médico portátil, formado por wearables y hearables, se ofrecen soluciones exitosas que se basan en combinar funcionalidad, portabilidad y bajo consumo. La capacidad de comunicación inalámbrica es otra característica clave ya que estos dispositivos de muy pequeñas dimensiones no tienen el tamaño ni la alimentación que se necesitan para añadir una interfaz o pantalla táctil. Las tecnologías de corto alcance como Bluetooth permiten que los dispositivos médicos aprovechen las pantallas de dispositivos móviles como smartphones y tablets como interfaces, así como para recibir datos y proporcionar la importantísima conexión a un entorno más amplio mediante IoT. En los desarrollos recientes de la tecnología de componentes en general, y de los semiconductores en particular, se han reproducido estas tendencias con una mayor funcionalidad, tamaño reducido y menos consumo como aspectos importantes y comunes. Si bien podría afirmarse que el sector médico está propiciando estos cambios, lo cierto es que el sentido es el opuesto.

La reciente innovación experimentada por la tecnología de componentes y semiconductores está permitiendo el desarrollo de los dispositivos médicos que exigen los consumidores modernos y con la cual pueden verse muy beneficiados. De hecho, en gran medida es el ritmo de innovación de los semiconductores el que impulsa el ritmo de innovación de los dispositivos médicos. Si bien wearables y hearables pueden ser pequeños por naturaleza, siguen siendo sistemas completos que incorporan capacidad de procesamiento, memoria, periféricos, sensores y comunicaciones, así como componentes discretos que son necesarios para que estos sistemas funcionen según lo previsto. Estos pequeños componentes, a menudo poco valorados, también suelen ofrecer protección del circuito y, de muchas formas, son tan importantes como los dispositivos más sofisticados. ON Semiconductor constituye el ejemplo de una compañía con un alto grado de especialización en componentes y tecnologías para dispositivos médicos portátiles, y ofrece una amplia gama de productos y servicios de soporte, como entornos y herramientas de desarrollo especialmente dirigidas a este mercado, como dispositivos System-on- Chip (SoC) que proporcionan soluciones eficientes y de alta integración en un formato muy compacto. Uno de estos productos es el RSL10 Bluetooth SoC de ON Semiconductor. El RSL10, ofreciendo conectividad de muy bajo consumo, solo necesita 7 mW en modo de recepción y reposo, con una potencia de apenas 62,5 nW. Estos valores hacen mayores los intervalos de tiempo entre cargas, incluso cuando se utiliza una batería muy pequeña.

El RSL10 solo precisa una decena de componentes externos para obtener una solución completa y solo ocupa 5,50 mm2, facilitando así la incorporación de dispositivos médicos como los hearables. Cuando los requisitos del diseño exigen un grado de miniaturización aún mayor, dispositivos como el RSL10 se pueden integrar directamente en el ASIC o en módulos SiP (System-in-Package). La conectividad a Internet por medio de dispositivos como smartphones y tablets permite configurar dispositivos de muy pequeño tamaño como los hearables – utilizando para ello apps, por ejemplo – así como ofrecer la funcionalidad que los diferencia de los sencillos auriculares tradicionales. El RSL10 también permite el acceso a actualizaciones del firmware de forma inalámbrica (Firmware- Over The Air, FOTA) que facilitan la incorporación de otras funciones a los dispositivos sobre el terreno.

Si garantizar que los dispositivos médicos en miniatura sean eficientes desde un punto de vista energético y estén bien conectados es importante, se considera crítico asegurar que no puedan verse afectados por perturbaciones eléctricas externas, especialmente para dispositivos como los marcapasos. El riesgo de un mal funcionamiento debido a las interferencias eléctricas se ve aumentado en dispositivos portátiles / wearables ya que se pueden utilizar en entornos públicos desconocidos y siempre cambiantes. En este sentido, dispositivos como los supresores de transitorios (Transient Surge Suppressors, TSS) multicanal desempeñan un importante papel. Estos dispositivos en miniatura se adaptan a las líneas de señal de entrada del marcapasos y ofrecen hasta 10 canales de protección eléctrica que garantizan el funcionamiento del marcapasos con una máxima fiabilidad.

Resumen

Dado que la población envejece y vive muchos años más, incluso décadas, que las generaciones anteriores, ganan importancia los productos innovadores médicos portátiles o wearables conectados. La supervisión médica adaptada al estilo de vida moderno, ajetreado y móvil, puede ofrecer un nivel cada vez mayor de funcionalidad gracias a encapsulados extremadamente reducidos y con consumo del orden de milivatios o incluso nanovatios. Estos dispositivos modernos han de ser capaces de medir, procesar y comunicarse, lo cual supone un reto para los diseñadores a la hora de suministrar sistemas totalmente integrados que apenas ocupen unos pocos milímetros cuadrados en la superficie de la placa de circuito impreso. Es fundamental que estos dispositivos no solo sean fiables, sino que también ofrezcan la funcionalidad y la duración que exigen los consumidores. Las recientes innovaciones en la tecnología de componentes, y en concreto en el ámbito de los semiconductores avanzados, miniaturizados y de alta integración, impulsan el crecimiento de este sector en pleno auge. Dicho de forma sencilla, los avances tecnológicos están convirtiendo un dispositivo que los pacientes necesitan en uno que desean.

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