Soluciones de sensores de la Internet de las cosas médicas

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Diseño de soluciones de IoMT con sensores

Una entrevista con Bala Kashi, ingeniero de aplicaciones de los sensores médicos, en TE Connectivity (TE).

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Contenido publicado originalmente en Medical Product Outsourcing.

¿Qué factores deben tenerse en cuenta al diseñar componentes electrónicos personalizados para dispositivos médicos?

Cuando se diseñan componentes electrónicos personalizados para dispositivos médicos hay muchos factores que deben considerarse. No solo deben tenerse en cuenta factores como la comprensión de la aplicación, las validaciones, los parámetros, la selección de materiales, los estándares que deben cumplirse, la limpieza y los objetivos de costos, sino que también hay otras cuestiones. Algunas de estas otras consideraciones incluyen la solidez, el tamaño, la precisión y la escalabilidad de los sensores, ya que los componentes médicos pueden estar expuestos a diversas condiciones y medios difíciles. Por ejemplo, si el sensor se está utilizando para una aplicación de implantes, debe ser más crítico en cuanto a la biocompatibilidad, ya que tendrá contacto a largo plazo con partes del cuerpo. Además, el sensor tendrá que funcionar a largo plazo casi sin probabilidad de falla.

Los sensores permiten recopilar datos en diversas aplicaciones médicas para cambiar la forma en que los pacientes son tratados y monitoreados. Descubre cómo TE Connectivity (TE) está aplicando tecnologías de sensores en el panorama de IoMT para un futuro más saludable.

Sensores para aplicaciones de IoMT

Menciona algunos de los desafíos en el diseño y fabricación de componentes electrónicos personalizados para dispositivos médicos.

El diseño y la fabricación de componentes electrónicos médicos, incluidos los sensores, implica muchos desafíos. La selección de materiales, las pruebas de validación, los sistemas de calidad, el dimensionamiento y las pruebas paramétricas personalizadas son ejemplos de algunos de los desafíos que se enfrentan durante este proceso. Dado que la esterilización es una prioridad alta en la industria médica, un desafío adicional son los requisitos con respecto a cómo se fabricarán los componentes; es decir, el espacio en el que se desarrollan debe cumplir pautas específicas para garantizar cierto nivel de limpieza requerido por la industria médica.

¿Qué exigen o esperan los clientes en sus componentes electrónicos personalizados?

La industria médica requiere opciones de componentes electrónicos para muchas aplicaciones médicas diferentes. Sin embargo, los clientes tienen algunas exigencias constantes, ya que algunos componentes de detección miden diversas aplicaciones que se relacionan con la vida humana. Por ejemplo, la precisión y funcionalidad de los componentes electrónicos médicos para dispositivos de soporte vital es fundamental para esa aplicación. Además, los componentes de detección médica deben ser confiables y cumplir con todos los estándares médicos.

¿Cómo influye la IoT (Internet de las cosas) en el desarrollo de componentes electrónicos personalizados?

Existe un impulso hacia el desarrollo de componentes de detección que sean adecuados para las aplicaciones de la Internet de las cosas, ya que los sensores son los medios para recopilar los datos necesarios para una ejecución exitosa de estas aplicaciones de la Internet de las cosas. Los datos recopilados por los sensores pueden ayudar a los profesionales médicos a comprender situaciones críticas de manera más rápida y precisa y permitir que los pacientes estén más informados sobre sus condiciones y mejoras. Por ejemplo, si el sensor se está utilizando dentro de una aplicación de atención domiciliaria, podría tener un transmisor inalámbrico para enviar los datos de forma remota a la nube. Los médicos o los pacientes pueden tener la capacidad de descargar los datos para su análisis. Además, se requiere que los dispositivos sensores sean precisos, exactos y confiables para evitar una activación falsa de cualquier suceso. Desde la detección de la presión arterial hasta el monitoreo de equipos de diálisis, los sensores invasivos y no invasivos proporcionan datos e información localizados a la nube para brindarles un mejor servicio a los pacientes y a la industria médica.

La Internet de las Cosas lo está cambiando todo, en todas partes. Sin embargo, el camino y el alcance de esos cambios parecen muy inestables, especialmente para los ingenieros de diseño que tienen que comprender y aceptar completamente los cambios y cómo aprovecharlos mejor en nuevos diseños.

TE Connectivity (TE) tuvo en cuenta esta cuestión y diseñó una encuesta para ingenieros sobre una variedad de temas relacionados con el diseño de la Internet de las cosas. Recibimos respuestas de 180 ingenieros... Principalmente ingenieros sénior con un interés declarado en la Internet de las cosas para aplicaciones de consumo, uso industrial y sector automotriz. Nuestra encuesta exploró las aplicaciones de la Internet de las cosas y los métodos de diseño, y luego identificó los desafíos comunes que existen en este espacio.

¿Dónde estamos parados en este momento? ¿Es solo exageración?

Creemos que nuestra encuesta evalúa las oportunidades y separa las expectativas de la realidad. Esto es lo que aprendimos.

En primer lugar, 5G continuará expandiendo la proliferación de la Internet de las cosas.

Los dispositivos en red 5G pueden ser casi cualquier cosa. Con la capacidad de conectarse a miles de dispositivos a la vez a velocidades excepcionalmente rápidas y baja latencia de extremo a extremo, los ingenieros adelantan que 5G tendrá un impacto significativo en las aplicaciones de la Internet de las cosas. Casi el 60 % de los encuestados cree que el advenimiento de 5G significará obtener datos más rápido y eso, a su vez, dará como resultado nuevas aplicaciones de todo tipo para la Internet de las cosas.

En segundo lugar, los ingenieros advierten la existencia de varias áreas que esperan que modelarán de forma radical la Internet de las cosas.

Esto es lo que aprendimos.

El 29 % dijo que la capacidad de capturar diferentes tipos de datos era crítica.
El 26 % dijo que recopilar más datos más rápido de las aplicaciones era significativo.
El 25 % destacó que un menor consumo de corriente en los dispositivos de la Internet de las cosas permitiría reducir el consumo general de energía en las redes y, por lo tanto, también disminuir la presión sobre la transmisión de datos.
El 19 % mencionó la importancia de los componentes miniaturizados o más pequeños.

En tercer lugar, los ingenieros piensan que los requisitos de la Internet de las cosas no se cumplen en su totalidad en varias áreas, y clasificaron estas áreas como las más importantes:

Resistencia del hardware: 57 %
Precisión de medición vinculada con la estabilidad de la medición: 52 %
Inteligencia del sensor: 46 %
Velocidad de procesamiento: 31 %
Análisis en la nube: 16 %

Estas dos últimas áreas, la velocidad de procesamiento y la nube, se consideraron menos vitales.

Cuarto, encontramos que la miniaturización es universalmente vista como aspecto clave para el desarrollo de la Internet de las cosas.

El 85 % de los participantes de la encuesta estuvo abrumadoramente de acuerdo, y el 47 % pensó que esto era muy cierto.
Otro 38 % sintió que era algo significativo para la continua proliferación de la Internet de las cosas.
Al mismo tiempo, el 15 % cree que la miniaturización de sensores ya llegó tan lejos como se necesita.

En quinto lugar, hablamos sobre cómo se espera que la Internet de las cosas evolucione hacia lo que los expertos predicen que será una red generalizada que conecta prácticamente todos los aspectos de nuestras vidas.

Los participantes de la encuesta ven tres desafíos principales comunes al diseñar para la Internet de las cosas.

Los dos primeros desafíos fueron encontrar el hardware y la conectividad adecuados. Casi la mitad de los encuestados, alrededor del 49 %, mencionó estos dos desafíos. No creemos que sea sorprendente dado que hoy en día existen múltiples opciones cableadas e inalámbricas para conectar dispositivos de la Internet de las cosas. Todos estos estándares y estas tecnologías de conectividad sirven para propósitos valiosos, pero asumirlos a todos, desde wifi hasta Bluetooth y Ethernet, es una tarea importante.

El tercer desafío fue la seguridad: el 44 % lo mencionó. Otros mencionaron el desarrollo del software adecuado en un 43 % y los problemas de computación en la nube, que se quedaron atrás en un 14 %.

En sexto lugar, cuando preguntamos cuántos ingenieros realmente ya comenzaron su diseño de soluciones de Internet de las cosas, descubrimos que la mayoría parece empezar en el mismo punto.

La gran mayoría de los ingenieros empiezan con las opciones de hardware, el 78 %, mientras que solo el 22 % comienza con la especificación del software.

En TE Connectivity, creemos que todos estos hallazgos son extremadamente relevantes hoy en día. Creemos que estamos en medio de lo que llamamos la cuarta revolución industrial: la convergencia de las cosas físicas con la Internet de las cosas. Es por eso que creemos que estos datos y nuestro análisis son tan importantes.

A partir de los datos, está claro que la Internet de las cosas vino para quedarse, su crecimiento es cada vez mayor e impactará a los ingenieros de diseño en el futuro. TE Connectivity tiene una amplia experiencia con ingenieros de todo el mundo. Esperamos que el crecimiento de las cosas conectadas dentro de los próximos cinco a diez años sea muy significativo, y planeamos desempeñar un papel clave con nuestros productos. Trabajemos juntos en la oportunidad de la Internet de las cosas.

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¿De qué manera influyen los macrodatos en el desarrollo de componentes electrónicos?

Los macrodatos están influyendo en el desarrollo de componentes electrónicos personalizados de una manera positiva. La retroalimentación recopilada por los macrodatos puede influir en la funcionalidad y los parámetros monitoreados. Por ejemplo, dado que los datos del paciente se almacenarán de forma remota, es posible analizar estos macrodatos para comprender la previsibilidad antes de que ocurra un suceso. Mediante un análisis de los macrodatos se puede verificar la efectividad de un tratamiento por edad, género, raza, ubicación y hábitos del paciente. Por lo tanto, con esta información, los tratamientos pueden ser más personalizados para pacientes específicos. En el futuro, también habrá un creciente énfasis en la detección inteligente mediante el uso de las capacidades de sensores integrados para analizar datos y transmitir “datos vitales” en lugar de simplemente “macrodatos”.

¿Cómo influye la IA (inteligencia artificial) en el desarrollo de componentes electrónicos personalizados?

Al igual que los impactos positivos de los macrodatos, la inteligencia artificial (IA) permite la previsibilidad antes de cualquier suceso del paciente. Basada en los patrones de los pacientes, la IA no solo permite predecir un suceso del paciente, sino también tomar medidas en consecuencia. Por ejemplo, la IA puede enviar notificaciones a los paramédicos o al médico si la máquina médica está fallando o si el paciente muestra ciertos síntomas. Además, la IA puede interactuar con otros dispositivos que están conectados al paciente.

¿La tendencia hacia la miniaturización de los dispositivos médicos está impulsando la necesidad de componentes electrónicos personalizados flexibles?

Los dispositivos portátiles requieren dispositivos más pequeños, más ligeros y que consumen menos energía y que permitan una mayor funcionalidad de detección dentro de un dispositivo. El desarrollo de estos dispositivos requiere de más recursos y son más costosos de construir. Por lo tanto, durante la fase de diseño, se deben considerar muchas otras aplicaciones potenciales y tratar de abordarlas también.

Soluciones de sensores para tecnología portátil

Sensores para dispositivos portátiles
La expectativa de conectividad en cualquier momento y en cualquier lugar impulsa la necesidad de productos portátiles. Y a medida que las plataformas de sensores de TE dan vida a las tecnologías portátiles, los usuarios se vuelven más seguros, más productivos y más sanos. Obtén más información sobre las soluciones de sensores para la tecnología portátil.

¿De qué otra manera está afectando la miniaturización al desarrollo de componentes electrónicos personalizados?

Con el impulso hacia el desarrollo de componentes miniaturizados, ha habido impactos en el proceso de desarrollo. El tiempo y el costo asociados con el desarrollo han aumentado debido al incremento de los recursos y las pruebas adicionales necesarias para confirmar que los productos funcionan de manera eficiente. También es necesario adaptar la misma funcionalidad en un elemento más pequeño. Por ejemplo, la reducción de los dispositivos de sensores requerirá mucha ingeniería. Será costoso porque se pueden requerir nuevos diseños, además de utilizar materiales costosos y componentes precisos. También habrá la necesidad de técnicas de fabricación de alta precisión, ya que los dispositivos serán muy pequeños. Para garantizar que el rendimiento no se vea comprometido, es posible que se requiera que los nuevos dispositivos pasen por extensas pruebas de validación, certificaciones de terceros, etc.

¿De qué manera el entorno regulatorio cambiante está afectando el desarrollo de componentes electrónicos personalizados?

Las prácticas regulatorias agregarán una capa de seguridad al producto y a la aplicación. El entorno regulatorio en evolución ha estado afectando el desarrollo y la fabricación de componentes electrónicos. Debido a estos impactos regulatorios, es probable que el costo unitario de los productos aumente debido a la necesidad de realizar pruebas nuevas y graduales para cumplir con estas nuevas normas. Además, algunas piezas personalizadas pueden justificar la modificación o el rediseño.

¿Cómo afectan las solicitudes de diseño de baja potencia al desarrollo de componentes electrónicos personalizados?

La necesidad de diseño de baja potencia está aumentando con los avances en el espacio de las aplicaciones de la Internet de las cosas. Por lo tanto, los impactos han incluido la digitalización de los componentes de detección y su diseño de una manera que permita la capacidad de recopilar datos a solicitud en lugar de tomar mediciones continuamente. Además, hay un cambio que implica la inclusión del procesamiento de señales en el receptor en lugar de en el dispositivo de medición.

Descubre cómo TE Connectivity (TE) posibilita el futuro de 5G con una implementación más inteligente, rápida y profunda de soluciones inteligentes. Descarga el informe técnico “La quinta generación de comunicaciones de red inalámbricas”.

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¿Tu empresa se ve afectada por las iniciativas ecológicas de los clientes de tecnología médica en Europa o Estados Unidos?

Con el cambio de enfoque para considerar las regulaciones ambientales y adoptar enfoques ecológicos, TE Connectivity (TE) ha tomado medidas para proporcionar productos más respetuosos del medio ambiente. Por ejemplo, TE ha tomado medidas para reemplazar algunos materiales que no cumplían con las regulaciones ambientales. TE también está en el proceso de identificar algunos materiales alternativos que pueden integrarse en productos existentes y nuevos.

Menciona cualquier otra tendencia que estés observando en el desarrollo de componentes electrónicos personalizados para dispositivos médicos.

Muchos de los avances serán graduales. Seguirá habiendo avances en miniaturización, rendimiento, inteligencia artificial y precio para la detección digital e inalámbrica. Con los desarrollos en el campo de la Internet de cosas médicas (IoMT), también habrá un énfasis creciente en los dispositivos portátiles y ponibles para monitorear a los pacientes con el fin de mejorar las capacidades de operación a distancia.