Solutions de capteurs pour l’IoMT (Internet des Objets Médicaux)

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Concevoir des solutions IoMT avec des capteurs

Entretien avec Bala Kashi, ingénieur pour les applications de capteurs médicaux, chez TE Connectivity (TE).

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Contenu publié à l’origine sur le site Web Medical Product Outsourcing.

Quels facteurs doivent être pris en considération lors de la conception de composants électroniques personnalisés pour les dispositifs médicaux ?

Lors de la conception de composants électroniques personnalisés pour les dispositifs médicaux, de nombreux facteurs doivent être pris en compte. Non seulement des facteurs tels que la compréhension de l’application, les validations, les paramètres, la sélection des matériaux, les normes à respecter, la propreté et les objectifs de coûts doivent être reconnus, mais il y en a d’autres à considérer. Certains de ces autres facteurs incluent la robustesse, la taille, la précision et l’évolutivité des capteurs, car les composants médicaux peuvent être exposés à des conditions et des milieux difficiles et variés. Par exemple, si le capteur est utilisé pour une application d'implant, il est nécessaire d'être particulièrement critique du point de vue de la biocompatibilité car le capteur sera en contact avec des parties du corps pour une longue durée. De plus, le capteur devra fonctionner sur le long terme avec quasi aucune probabilité de défaillance.

Les capteurs permettent de collecter des données dans diverses applications médicales afin de changer la façon de traiter et surveiller les patients. Découvrez comment TE Connectivity (TE) utilise les technologies des capteurs dans le domaine de l’IoMT pour assurer un avenir en meilleure santé.

Capteurs pour applications IoMT

Veuillez discuter de certains des défis liés à la conception et à la fabrication de composants électroniques personnalisés pour les dispositifs médicaux.

La conception et la fabrication de composants électroniques médicaux, y compris les capteurs, comportent de nombreux défis. La sélection des matériaux, les tests de validation, les systèmes qualité, la mise à l’échelle et les tests paramétriques personnalisés sont tous des exemples de certains des défis rencontrés au cours de ce processus. Étant donné que la stérilisation est une des priorités les plus importantes dans l’industrie médicale, les exigences de fabrication des composants représentent un défi supplémentaire. Cela signifie que l’espace dans lequel les composants sont développés doit respecter des directives spécifiques afin de garantir un certain niveau de propreté requis dans le secteur médical.

Qu’est-ce que les clients exigent ou attendent de leurs composants électroniques personnalisés ?

Le secteur médical a besoin d’options de composants électroniques pour de nombreuses applications médicales différentes. Cependant, certaines demandes des clients restent constantes car certains composants de détection mesurent diverses applications liées à la vie humaine. Par exemple, la précision et la fonctionnalité des composants électroniques médicaux pour les dispositifs de survie sont essentielles pour ce type d'application. De plus, les composants de détection médicaux doivent être fiables et répondre à toutes les normes médicales.

Comment l’IdO (Internet des Objets) influence-t-il le développement de composants électroniques personnalisés ?

Le développement de composants de détection adaptés aux applications IdO prend de l'ampleur car les capteurs sont le moyen de collecter les données nécessaires au déploiement réussi de ces applications IdO. Les données recueillies par les capteurs aident les professionnels de la santé à analyser plus rapidement et plus précisément les situations critiques et permettent aux patients d’être mieux informés de l’évolution de leur état de santé. Par exemple, si le capteur est utilisé dans une application de soins à domicile, il peut contenir un émetteur sans fil pour envoyer les données à distance vers le cloud. Les médecins ou les patients ont la possibilité de télécharger ces données pour analyse. De plus, les capteurs doivent être précis, exacts et fiables pour éviter les faux déclenchements d'événement. Dans de nombreuses applications, allant de la surveillance de la pression artérielle à la surveillance d'équipement de dialyse, les capteurs invasifs et non-invasifs envoient vers le cloud des données et des informations localisées pour mieux servir les patients et le secteur médical.

L’Internet des objets est en train de tout changer, partout. Pourtant, ces changements semblent très complexes, en particulier pour les ingénieurs en conception qui doivent comprendre, adopter pleinement ces changements et savoir comment les exploiter au mieux dans les nouvelles conceptions.

Dans cette optique, TE Connectivity (TE) a conçu une enquête pour les ingénieurs sur une variété de sujets liés à la conception de l’IdO. Nous avons obtenu des réponses de 180 ingénieurs, principalement des ingénieurs seniors avec un intérêt déclaré pour l’IdO grand public, industriel et automobile. Notre enquête a exploré les applications et les méthodes de conception de l’IdO, puis a identifié les défis communs qui existent dans ce domaine.

Où en sommes-nous aujourd’hui ? Est-ce juste une nouvelle mode ?

Nous pensons que notre enquête évalue les possibilités et distingue l’effet de mode de la réalité. Voici ce que nous en avons appris.

Premièrement, la 5G favorisera la généralisation de l’IdO.

Les appareils en réseau 5G peuvent être à peu près n’importe quoi. Grâce à la possibilité de se connecter à des milliers d’appareils en même temps à des vitesses exceptionnellement rapides et à un temps de réponse réduit de bout en bout, les ingénieurs prévoient que la 5G aura un impact important sur les applications IdO. Près de 60 % des personnes interrogées pensent que la 5G permettra d’obtenir des données plus rapidement, ce qui se traduira par des applications de toutes sortes pour l’IdO.

Deuxièmement, les ingénieurs voient plusieurs domaines qui, selon eux, façonneront de manière spectaculaire l’IdO.

Voici ce que nous en avons appris.

29 % ont déclaré que la capacité à capturer différents types de données était essentielle.
26 % ont dit qu’il était important de recueillir davantage de données plus rapidement à partir des applications.
25 % ont évoqué une consommation de courant plus faible dans les appareils IdO qui permettrait aux réseaux de réduire la consommation d’énergie globale et donc de diminuer les pressions sur la transmission des données.
19 % ont mentionné l’importance de composants plus petits et miniaturisés.

Troisièmement, les ingénieurs pensent que les exigences de l’IdO ne sont pas entièrement satisfaites dans un certain nombre de domaines. Ils ont classé les domaines suivants comme étant les plus importants :

Résistance du matériel : 57 %
Précision de la mesure associée à la stabilité de mesure : 52 %
Capteurs intelligents : 46 %
Vitesse de traitement : 31 %
Analyse Cloud : 16 %

Ces deux derniers domaines (la vitesse de traitement et le Cloud) ont été jugés moins essentiels.

Quatrièmement, nous avons constaté que la miniaturisation est universellement considérée comme la clé du développement de l’IdO.

85 % des répondants sont tout à fait d’accord, et 47 % pensent que c’est très vrai.
38 % des personnes interrogées estiment qu’il s’agit d’un facteur assez important pour la croissance continue de l’IdO.
Toutefois, 15 % pensent que la miniaturisation des capteurs a déjà atteint le niveau nécessaire.

Cinquièmement, nous avons parlé de la manière dont l’IdO devrait évoluer vers ce que les experts prédisent être un réseau omniprésent qui connectera pratiquement tous les aspects de nos vies.

Les répondants voient trois défis majeurs communs lors de la conception de l’IdO.

Les deux premiers défis étaient de trouver le matériel adéquat et la bonne connectivité. Près de la moitié des répondants, soit 49 %, ont mentionné ces deux défis. Ce n’est pas surprenant, étant donné qu’il existe aujourd’hui de nombreuses options filaires et sans fil pour connecter les appareils IdO. Toutes ces normes et technologies de connectivité remplissent des fonctions utiles, mais l’adoption de toutes ces normes, du WiFi au Bluetooth en passant par l’Ethernet, est une tâche considérable.

Le troisième défi était la sécurité : 44 % l’ont mentionné. D’autres ont évoqué le développement du bon logiciel (43 %) et les problèmes liés à l’informatique dématérialisée (14 %).

Sixièmement, lorsque nous avons demandé combien d’ingénieurs avaient réellement commencé à concevoir leur solution IdO, nous avons découvert que la plupart d’entre eux débutaient par la même étape.

La grande majorité des ingénieurs commencent par les choix matériels (78 %), tandis que seulement 22 % commencent par la spécification des logiciels.

Chez TE Connectivity, nous pensons que toutes ces conclusions sont extrêmement pertinentes aujourd’hui. Nous estimons être au cœur de ce que nous appelons la quatrième révolution industrielle, à savoir la convergence des objets physiques avec l’Internet des objets. C’est pourquoi nous trouvons que ces données et notre analyse sont si importantes.

D’après les données, il est clair que l’IdO va perdurer, qu’il est en pleine expansion et qu’il aura un impact sur les ingénieurs en conception à l’avenir. TE Connectivity a une grande expérience avec les ingénieurs du monde entier. Nous pensons que la croissance des objets connectés au cours des cinq à dix prochaines années sera très importante. Nous comptons jouer un rôle clé avec nos produits. Collaborons pour saisir l’opportunité de l’IdO.

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Dans quelle mesure le Big Data influence-t-il le développement de composants électroniques personnalisés ?

Le Big Data influence positivement le développement de composants électroniques personnalisés. Le retour d'information recueilli par le Big Data peut influencer la fonctionnalité et les paramètres surveillés. Par exemple, les données des patients étant stockées à distance, il est possible d’analyser ce Big Data pour comprendre la prévisibilité avant qu’un événement ne survienne. L’analyse du Big Data peut vérifier l’efficacité du traitement par âge, sexe, race, emplacement et habitudes du patient. Par conséquent, avec ces informations, les traitements peuvent être davantage personnalisés pour des patients spécifiques. La détection intelligente va prendre une part de plus en plus importante à l'avenir, en utilisant les capacités des capteurs embarqués pour analyser les données et transmettre des « données vitales » plutôt qu'une simple « avalanche de données ».

Comment l’IA (intelligence artificielle) influence-t-elle le développement de composants électroniques personnalisés ?

À l’instar des impacts positifs du Big Data, l’intelligence artificielle (IA) permet de prévoir un événement relatif au patient avant qu'il ne survienne. Basée sur des modèles de patients, l’IA permet non seulement de prévoir un événement du patient, mais aussi d’agir sur cet événement. Par exemple, l’IA peut envoyer des notifications au personnel paramédical ou au médecin si la machine médicale est défaillante ou si le patient présente certains symptômes. De plus, l’IA peut interagir avec d’autres dispositifs que porte le patient.

La tendance à la miniaturisation des dispositifs médicaux entraîne-t-elle un besoin de composants électroniques personnalisés flexibles ?

Les appareils portables intelligents nécessitent des éléments plus petits, plus légers et moins gourmands en énergie qui permettent plus de fonctionnalités de détection au sein d’un seul appareil. Le développement de tels dispositifs nécessite plus de ressources et ils sont plus coûteux à créer. Par conséquent, au cours de la phase de conception, il est nécessaire d’envisager plusieurs autres applications potentielles et d’essayer de les évaluer également.

Solutions de capteurs pour la technologie d'appareils portables intelligents

Capteurs pour appareils portables intelligents
Vouloir être connecté à tout moment et en tout lieu génère le besoin d'appareils portables intelligents. Et à mesure que les plateformes de capteurs TE développent des technologies d'appareils portables intelligents, les utilisateurs sont davantage en sécurité, deviennent plus productifs et sont en meilleure santé. En savoir plus sur les solutions de capteurs pour la technologie d'appareils portables intelligents.

Quel autre impact la miniaturisation a-t-elle sur le développement de composants électroniques personnalisés ?

En développant des composants miniaturisés, le processus de développement a été impacté. Le temps et les coûts associés au développement ont augmenté suite à l’augmentation des ressources et des tests supplémentaires nécessaires pour confirmer que les produits fonctionnent efficacement. Il est également nécessaire d’intégrer toutes les mêmes fonctionnalités dans un boîtier plus petit. Par exemple, pour réduire la taille des capteurs, les ressources en ingénierie seront très sollicitées. Cela sera coûteux car de nouvelles conceptions peuvent être nécessaires, en plus d’utiliser des matériaux coûteux et des composants précis. Il y aura également besoin de techniques de fabrication très précises car les dispositifs seront si petits. Et pour s’assurer que les performances ne seront pas compromises, il faudra peut-être effectuer des tests de validation approfondis sur les nouveaux dispositifs, obtenir des certifications tierces, etc.

Comment l’évolution de l’environnement réglementaire influe-t-elle sur le développement de composants électroniques personnalisés ?

Les pratiques réglementaires vont ajouter une couche de sécurité au produit et à l’application. L’évolution de l’environnement réglementaire impacte le développement et la fabrication de composants électroniques. En raison de ces impacts réglementaires, le coût unitaire des produits est susceptible d’augmenter car il est nécessaire d’effectuer des tests supplémentaires et de nouveaux tests pour répondre à ces nouvelles normes. De plus, certaines pièces personnalisées peuvent entraîner une modification, voire une nouvelle conception.

Quel est l’impact des demandes de conception basse consommation sur le développement de composants électroniques personnalisés ?

Le besoin de conception basse consommation augmente avec les progrès réalisés dans le domaine des applications IdO. Par conséquent, les impacts ont inclus la numérisation des composants de détection et leur conception de manière à pouvoir recueillir des données à la demande plutôt que de prendre des mesures en continu. En outre, il y a une tendance à inclure le traitement du signal au niveau du récepteur plutôt que du dispositif de mesure.

Découvrez comment TE Connectivity (TE) contribue à l’avenir de la 5G grâce à un déploiement plus intelligent, plus rapide et plus dense de solutions intelligentes. Téléchargez la présentation « La cinquième génération de communications en réseau sans fil ».

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Votre entreprise est-elle impactée par les initiatives écologiques des clients du secteur technologique médical en Europe ou aux États-Unis ?

Les réglementations environnementales et l’adoption d’approches écologiques sont devenues des exigences et TE Connectivity (TE) a pris des mesures pour proposer des produits plus respectueux de l’environnement. Par exemple, TE a entrepris de remplacer certains matériaux non conformes aux réglementations environnementales. TE est également en train d’identifier des matériaux alternatifs qui peuvent être intégrés dans des produits existants et nouveaux.

Veuillez discuter de toute autre tendance que vous remarquez dans le développement de composants électroniques personnalisés pour les dispositifs médicaux.

Bon nombre de progrès se feront par étape. Les progrès dans la miniaturisation, la performance, l’intelligence artificielle et le prix de la détection numérique et sans fil vont continuer. Avec les développements au sein de l’IoMT, l’accent sera également mis de plus en plus sur les appareils portables intelligents pour surveiller les patients et ainsi améliorer les capacités d’exploitation à distance.