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Chips, software y plataformas avanzan hacia el diseño de accesorios inteligentes o implantables.

Para profesionales de la salud, el diagnóstico preciso y el tratamiento depende de una imagen clara del estado de salud de un individuo. Sin embargo, los proveedores del sector médico se basan en las pruebas administradas en los consultorios médicos, clínicas u hospitales que ofrecen una instantánea estática de la siempre cambiante dinámica de la salud de un individuo.

 

Los accesorios inteligentes (implantes) pueden abordar directamente estas preocupaciones, proporcionando a las personas y a sus proveedores del sector médico, una visión más clara de las tendencias de la salud, que la disponible en el pasado.

La capacidad de revisar los datos sobre la salud de forma remota, a través de implantes, promete mejoras medibles en la asistencia sanitaria. Según la GSMA (Groupe Speciale Mobile Association), un estudio señaló que la monitorización remota de pacientes con insuficiencia cardíaca crónica podría reducir las re-hospitalizaciones en un 72 %.

 

Implantes de próxima generación

 

Mientras que los monitores de fitness han ayudado a las personas durante años, en un seguimiento de su ritmo cardíaco durante todo el día, una nueva ola de accesorios inteligentes más sofisticados busca ofrecer actualizaciones continuas de los datos de diagnósticos importantes. 

Por ejemplo, un dispositivo combina un monitor ambulatorio de presión sanguínea, un electrocardiograma ambulatorio inalámbrico, y un oxímetro portátil de pulso en un sistema sensor que transmite datos de forma inalámbrica a los teléfonos inteligentes,  a través de Bluetooth. El monitor de presión arterial está diseñado para ser usado en el interior de un chaleco para ofrecer monitorización las 24 horas sin cambiar la rutina diaria normal de un usuario. Los electrodos del dispositivo de electrocardiograma se combinan en una unidad ligera que se conecta directamente al pecho del usuario y se puede usar debajo de la ropa. Del mismo modo, el oxímetro de pulso utiliza un sensor en la punta del dedo unido a una cómoda pulsera, lo que permite la medición de la saturación de oxígeno (SpO2) 24 horas al día.

Al mismo tiempo que permiten una vigilancia de la salud más sofisticada, los implantes también están ganando tracción en el tratamiento. Por ejemplo, otro producto combina el nivel de glucosa en sangre integrado con el control inalámbrico de inyecciones de insulina administradas por una pequeña cápsula administradora de insulina portátil. A diferencia de los sistemas de inyección de insulina convencionales, este dispositivo puede ser usado continuamente – incluso nadando y en la ducha – sin riesgo de alterar o comprometer un estilo de vida activo.

 

Nuevos Componentes

 

Detrás de la rápida aparición de esta nueva generación de implantes para el bienestar, existen unos dramáticos avances en una amplia franja de tecnologías, incluyendo sensores, procesadores de ultra bajo consumo de energía, comunicaciones inalámbricas, dispositivos electrónicos y encapsulados flexibles. 

De hecho, uno de los avances clave en los últimos años ha sido la capacidad de los fabricantes para tejer redes de sensores en la ropa, lo que permite el desarrollo de instrumentos de diagnóstico que se pueden usar de forma cómoda y discreta.

Crear un producto portátil para aplicaciones médicas, de salud y fitness presenta nuevos y únicos desafíos de diseño. Los ingenieros deben combinar avanzados sistemas de sensores, sistemas integrados de baja potencia y comunicaciones inalámbricas, en encapsulados biocompatibles lo más pequeños posibles. 

Al mismo tiempo, accesorios inteligentes para llevar puestos, como pulseras y otros elementos visibles deben ofrecer la forma y diseño de un atractivo accesorio de moda – sin dejar de ofrecer un tiempo de funcionamiento prolongado con cargas poco frecuentes.

Para los diseñadores, el principal desafío se convierte en atender las exigencias contradictorias de potencia y rendimiento. Como resultado, los MCUs de ultra-bajo consumo de energía altamente integrados, normalmente se encuentran en el corazón de diseños de accesorios inteligentes.

Para procesar los datos de un acelerómetro de 3 ejes se utilizan una serie de sofisticados algoritmos durante la gestión de una interfaz de usuario basada en LED y que se comunica de forma inalámbrica con una aplicación en teléfonos inteligentes, hay un fabricante que ha seleccionado el MCU Leopard Gecko – una implementación de ultra baja potencia de Silicon Laboratories del núcleo ARM Cortex-M3. Características como la interfaz de sensor de baja energía del Gecko y el sistema reflx periférico ayudan a minimizar la energía al permitir que el núcleo MCU “duerma” mientras sigue la recolección de datos de los sensores y permite operaciones periféricas autónomas, mientras que se alimenta de una batería CR2032 Li-ion reemplazable, que el usuario espera que proporcione al menos cuatro meses de alimentación.

Intel diseñó su MCU Quark específicamente para apuntar a aplicaciones de accesorios inteligentes y embebidas similares, donde la baja potencia y el pequeño tamaño son más críticos que el rendimiento bruto. 

El dispositivo Quark inicial, el X1000, integra un núcleo de 400 MHz de 32 bits con 512 KB de SRAM, un controlador de memoria DDR3 y múltiples opciones de conectividad. Reconociendo la creciente necesidad de seguridad en las aplicaciones portátiles, el X1000 incluye una ROM de arranque en el chip que proporciona una raíz hardware de confianza  utilizada en la autenticación.

 Con su placa de desarrollo Edison, Intel ofrece a los diseñadores de accesorios inteligentes una plataforma muy pequeña (del tamaño de una tarjeta SD ) que combina un 400MHz Quark con dos núcleos, LPDDR2 y almacenamiento NAND flash y conectividad Wi-Fi y Bluetooth de baja potencia (BLE). 

Debido a que aparecen componentes electrónicos y métodos de encapsulado más eficaces, los diseñadores se enfrentan, no obstante, a la importante tarea de la configuración de los componentes de hardware y software en diseños prácticos de sistemas portátiles. Para ayudar a los diseñadores a hacer frente a los desafíos de ingeniería asociados a los implantes, los fabricantes de componentes están ofreciendo diseños de referencia, kits de diseño y marcos de desarrollo. 

Por ejemplo, la plataforma de referencia de implantes (WaRP) de Freescale Semiconductor pretende ser una solución completa de código abierto y escalable para el diseño de accesorios inteligentes. 

WaRP combina el procesador de aplicación i.MX 6SoloLite ARM Cortex-A9, la plataforma inteligente de detección de movimiento Xtrinsic MMA955xL, y el sensor digital de 6 ejes FXOS8700CQ con software Kinetis y hardware Revolution Robotics.

 

Conclusión

 

Los implantes médicos prometen abordar las preocupaciones actuales en la industria de la salud acerca de la calidad y la inmediatez de las estadísticas vitales. 

Al proporcionar acceso inmediato a los resultados de monitorización a largo plazo, las tecnologías portátiles pueden suministrar datos que los proveedores del sector médico necesitan para diagnosticar los problemas de salud de forma más rápida y precisa – y comenzar a abordar costes exorbitantes para el tratamiento de las enfermedades crónicas y el dolor. 

Con la aparición continua de los sensores más avanzados, los MCUs de ultra-bajo consumo de energía, la electrónica y encapsulados flexibles, los implantes están encontrando aplicaciones de uso en áreas de fitness y salud dentro de los dominios exclusivos de equipos hospitalarios costosos o unidades para el hogar. Para los desarrolladores, una creciente lista de diseños de referencia y kits de diseño ofrecen un punto de partida listo para aventurarse en accesorios inteligentes o implantes.

Para más información  visite es mouser.com/aplicaciones



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