高度なSoCは、医療用IoT設計に大きな変化をもたらします

医療および製薬の分野では、モノのインターネット（IoT）は、医療機器が医師、看護師、病院にサービスを提供する方法を根本的に変え、患者の生活の質と医療を改善する可能性を秘めています。そして、システムオンチップ（SoC）設計の進歩により、エンジニアや設計者が接続された医療機器のコードを最終的に解読できるようになったのはごく最近のことです。

SoC設計におけるこれらの進歩のいくつかには、電力フットプリントを削減し、コンポーネントに必要なボードスペースの量を削減し、コンポーネントのコストを削減する新しい集積回路が含まれます。 IoT医療機器への使い捨て電池の追加は、コンポーネントの統合と設置面積の理由、および医療機器自体の安全な廃棄可能性に対処するために必要な、もう1つの大きな飛躍です。これらの開発は両方とも、部品表（BOM）、電力消費、および製造ロジスティクスの観点から、接続された医療機器エンジニアリングをより実現可能にしました。

画像：Pixabay

接続された医療機器が患者の転帰をどのように改善するか

IoTは、従来のオフラインデバイスへの接続を追加することで、医療機器が医師や患者により良いサービスを提供するための新しい機会をすでに生み出しています。

接続されている血糖値計を見てください。患者はパッチのようにこれらを着用し、皮下の針で血糖値を測定し、その情報をユーザーのスマートフォンのアプリに送信します。これは、常に指を刺す必要がなくなった糖尿病患者にとって、痛みがなく長持ちする代替手段であるだけでなく、患者の血糖値に関するデータをリアルタイムで収集して保存する新しい方法を提供し、便利に作成されます。後で簡単に参照できるように、電話でアクセスできます。

スマート吸入器は、医療機器の接続性のもう1つの革新的なアプリケーションです。従来の吸入器では、喘息患者は、薬が最も効果的になるまで、パフの間に約30〜60秒待つように指示されます。しかし、今年初めに発表された研究 患者の84％が吸入の間に30秒（最低限の推奨時間）待っていなかったことがわかりました。

実際、54％は15秒も待たなかった。患者が吸入器を正しく使用しないと、適切な投薬量の薬を服用していません。その結果、デバイスは、本来あるべきほど効果的ではなく、必要なものでもありません。そしてもちろん、医師がそのフィードバックを提供しているわけではないため、患者は吸入器を正しく使用していないことに気づいていません。

吸入器に接続を追加すると、この問題に直接対処できます。スマート吸入器は、デバイスの使用状況をリアルタイムで測定し、吸入の有効性、投与量、投与頻度などについて患者に即座にフィードバックを提供します。これは、吸入器をいつどのように使用して完全な効果を得るかについての瞬間的なリマインダーを患者に提供するため、患者にとって有用な情報です。しかし、製薬会社にとっても便利です。ユーザーアンケート（実際の行動ではなく吸入器の使用方法に基づいて患者が記入することが多い）に基づいてデバイスの効果を測定する代わりに、企業はユーザーの行動に関する正確なデータを即座に取得します。必要に応じて調整できます。

血圧（BP）メーターは、よりスマートにすることで改善された医療機器のもう1つの例です。通常、血圧を測定する必要がある場合は、診療所で測定します。しかし、多くの患者にとって、診療所への旅行はストレスの多い時間です。診療所や病院にいる​​だけで、人の血圧測定値が通常よりも高くなり、数値が不正確になる可能性があります。自宅で接続された血圧計を使用すると、より一般的な安静時のBP読み取り値を確認できます。この読み取り値は、診療所がアクセスできるようにクラウドに送信されます。これは、医師と患者の両方にとってより質の高い情報であり、より正確な診断と処方につながります。

連続体温計パッチやスマート注射デバイスなど、これらおよびその他の接続された医療機器アプリケーションに共通のスレッドがある場合、それは次のとおりです。より多くのより良いデータが患者のケアを改善します。スマート医療機器は、製薬会社や医療会社が、薬の有効性から患者の使用法の規律まで、あらゆるものに関する高品質でリアルタイムの患者フィードバックを収集する巨大なデータベースを構築することを可能にします。そのデータベースは、接続されたデバイスによって提供されるリアルタイムのユーザー行動情報によって供給されます。これにより、医師は患者の治療方法についてより正確な洞察を得ることができ、患者が自分の治療計画を調整できるようになります（たとえば、吸入器から意図した投与量を十分に摂取していないか、定期的に十分に摂取していません。

設計上の課題の克服

接続性とスマート医療機器は、患者と医師にとって画期的なものですが、比較的最近の傾向です。何年もの間、医療機器のエンジニアは多くの禁止要因によって拘束されてきました。

いつものように、コストは大きな課題の1つです。スマート血圧計またはスマート吸入器を設計するために必要なSoCと外部コンポーネントの両方の部品表は、これらのアプリケーションに意味のある接続を提供しようとするエンジニアにとって大きな障害となっています。

消費電力と貯蔵寿命も設計上の大きな障害となっています。多くの場合、医療機器の貯蔵寿命は長く、18か月から4年まで続きます。これは長い間使用されており、SoCが効率的に電力を消費していない場合、ユーザーのニーズに対応できなくなります。バッテリーが消耗するまでに数か月以上持続できない場合、糖尿病患者にとってスマート血糖計はどのようなメリットがありますか？

コストとフットプリントの両方の問題に対処することによってのみ、エンジニアは接続された医療機器の到達範囲と可用性を広げることができます。チップ設計の一部として酸化銀電池を統合することは、1つの方法です。小さくて薄い設計により、チップへの統合が容易になります。それらの低容量は、DC / DCコンバーターと組み合わせると、電圧を低減し、バッテリー容量がその18か月から4年のウィンドウで稼働できるようにします。それらの使い捨ての性質は、患者が使用後にバッテリーを含む吸入器または注射器を安全に捨てることができることを意味します。また、手頃な価格で、デバイスの全体的なBOMコストも削減できます。

医療機器とIoTの海の変化

医療機器業界はその迅速なレビューサイクルで知られていないかもしれませんが、これらのエンジニアの足元で地面がどれほど速く移動しているかを確認するのは難しいことです。スマートで接続された医療機器はまだ初期段階ですが、ロードマップは明確です。コンポーネントの統合を最適化し、BOMコストを削減し、消費電力を半分に削減する新しいSoCソリューションと、クラウドストレージとビッグデータの急増—スマート医療機器が離陸し、薬の有効性について患者にリアルタイムのフィードバックを提供し、全体的な生活の質を向上させるために、これまで以上に肥沃な市場を生み出しました。

—Adrie Van Meijerenは、DialogSemiconductorの低電力接続の製品マーケティンググループマネージャーです。