Dispositivi elettronici, con sensori e app, sono diventati alleati preziosi per mantenersi in uno stato di buona salute fisica e mentale e per convivere in modo meno complicato con patologie invalidanti. Ma qual è, e chi realizza, l’elettronica impiegata in questi prodotti? Scopriamolo con alcuni nomi di spicco del settore.
Analog Devices: la precisione del monitoraggio
In occasione di CES 2022, Analog Devices ha dedicato ampio spazio alle applicazioni in ambito healthcare, mostrando in particolare le potenzialità della propria tecnologia di rilevamento ultracompatta, che può essere integrata in patch medicali, orologi da polso e wereable. “Lavoriamo a stretto contatto con produttori, medici e investitori per sviluppare prodotti, soluzioni e modelli sanitari innovativi che migliorino la vita e il benessere dei pazienti”, spiega Patrick O’Doherty, Senior VP of Digital Healthcare di Analog Devices, evidenziando come sia necessario migliorare continuamente la precisione, l’accuratezza e l’affidabilità di tutti quei dispositivi che sono oggi in grado di misurare diversi parametri e forniscono dati sui quali basare anche terapie mediche. Fattori essenziali per l’accesso a informazioni diagnostiche dettagliate sono i sensori integrati, l’edge processing, l’intelligenza artificiale e l’analisi basata su cloud. Dice ancora O’Doherty: “Affinché il monitoraggio remoto del paziente sia applicabile ed efficace per la gestione anche domiciliare di malattie acute, subacute o croniche, i dispositivi devono fornire misurazioni di livello clinico uguali a quelle utilizzate in ambito ospedaliero”. Lo “stare bene”, quindi, dipende anche da un minuscolo componente elettronico, come ad esempio il MAX30009 BioZ, un front-end analogico (AFE) on chip, che permette la misurazione a livello clinico di diversi parametri vitali tramite l’analisi della bioimpedenza, che può così essere eseguita usando patch medicali o dispositivi wearable. Grazie all’ampia gamma di frequenze di campionamento supportata dal componente di Analog Devices, si possono misurare più parametri – frequenza respiratoria, risposta galvanica della pelle e attività elettrodermica, composizione corporea e analisi dei fluidi, spettroscopia di bioimpedenza ecc. – e avere una visione più approfondita sulla salute del paziente.
Molex: 25 anni di elettronica per indossabili
Di elettronica destinata agli indossabili si occupa da venticinque anni anche la Business Unit Printed Circuits di Molex. Mike Deppe, che ne è vicepresidente e direttore generale, spiega: “In principio lavoravamo sulle tastiere delle interfacce utente, poi abbiamo iniziato a realizzare i pannelli di controllo con circuiti stampati flessibili e oggi progettiamo e fabbrichiamo anche l’elettronica complessa dei circuiti stessi”. I dispositivi indossabili consentono di acquisire un numero sempre maggiore di dati e si rivelano strumenti strategici per la telemedicina: che si tratti di parametri vitali o di altre informazioni, il fatto che i medici possano disporre in modo continuo delle informazioni inerenti ai propri pazienti consente loro di prendere decisioni su basi più certe.
Per chi utilizza un dispositivo indossabile, però, all’utilità si deve abbinare la comodità. Come dice ancora Deppe: “L’elettronica, tipicamente ingombrante e rigida, deve essere progettata per essere applicata più facilmente, in modo confortevole. Ingombri ridotti, flessibilità, maggiore durata delle batterie e bassi consumi energetici sono i criteri che guidano la progettazione elettronica nell’ambito degli indossabili”.
STMicroelectronics: elettronica e miniaturizzazione
La parola chiave, quindi, è “miniaturizzazione”, concetto tradotto in realtà dalla sensoristica MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), una tecnologia nella quale primeggia STMicroelectronics. L’azienda italo-francese ha annunciato proprio all’inizio del 2022 l’introduzione della sua terza generazione di sensori MEMS, ancora più precisi ed efficienti dal punto di vista energetico e in grado di migliorare le prestazioni dell’altimetro e del barometro nei dispositivi indossabili, inclusi gli orologi sportivi. Ma c’è dell’altro, come spiega Simone Ferri, direttore marketing MEMS di STMicroelectronics: “Oltre a rivoluzionare le prestazioni dei sensori, stiamo estendendo le loro capacità con il rilevamento elettrostatico opzionale e l’apprendimento automatico”. In uno smartwatch, o in una fascia fitness, ad esempio, il canale di rilevamento della variazione di carica (QVAR) può monitorare i cambiamenti nella carica elettrostatica attraverso il contatto con il corpo. L’esperienza ST nel medicale è ben rappresentata anche in una recente applicazione realizzata dal produttore coreano Nu Eyne, che ha lanciato nel 2021 un dispositivo indossabile, Cellena, per la cura degli occhi. Cuore elettronico del dispositivo è il microcontrollore wireless STM32WB55 di STMicroelectronics, una Mcu a bassissimo consumo che consente un’elaborazione dati in tempo reale e include funzionalità di sicurezza come la protezione dei dati utente e l’aggiornamento del firmware crittografato su BLE. Cellena utilizza la corrente elettrica e la luce emesse agli occhi e ai nervi associati per alleviare la secchezza oculare e l’affaticamento, nonché per promuovere funzioni retiniche sane. Può essere usato quotidianamente e un unico ciclo di ricarica supporta più sessioni terapiche.
Nel settore strategico dei sistemi per la cura della salute, un nuovo protagonista è rappresentato dalle soluzioni di intelligenza ‘distribuita’ nell’hardware, o ‘deep edge AI’. La possibilità di elaborare parti dei dati nello stesso hardware – nel MEMS sensor o nel microcontrollore – e non necessariamente trasferirlo in Cloud, garantisce una maggiore gestione della privacy, consente la generazione di dati utili e pertanto di valore che, insieme con le caratteristiche di alte prestazioni e basso consumo, costituiscono fattori fondamentali nel mercato healthcare. ST ha attivato una collaborazione con la University College of London, due applicazioni mediche in sole 8 settimane, utilizzando development board ST già disponibili e le nuove capability di ST sulla “deep edge AI. La prima riguarda l’uso della Sensor Tile.box con sensore inerziale MEMS e Machine Learning (MLC) per permette di pre-classificare alcuni movimenti base delle persone, (seduta-alzata e camminata) così da automatizzare e rendere più intelligenti i test clinici standard eseguiti negli ospedali. Il secondo usa la piccola e rotonda BlueCoin per realizzare uno stetoscopio digitale sfruttando i microfoni MEMS e sviluppando una rete neurale embedded nell’STM32 grazie alle risorse di intelligenza artificiale STM32Cube.ai. Diventa cosi possibile riconoscere e classificare, grazie all’STM32, i battiti cardiaci ‘buoni’ distinguendoli da quelli anomali. L’uso di braccialetti smart con embedded MLC nei Motion MEMS, come quelli sviluppati da Panoramic Digital Health, permette inoltre di misurare e monitorare anche la presenza di prurito nella pelle. Pertanto, in alcune malattie come l’eczema, questo braccialetto puo’ costituire un valido supporto al monitororaggio terapeutico farmacologico, che puo’ cosi essere guidato per un uso mirato e personalizzato ai singoli pazienti.
La piattaforma dedicata di Qualcomm
Restando in tema indossabili, il 2022 sarà un anno di lanci anche per Qualcomm Technologies, che a luglio dello scorso anno ha inaugurato il programma Qualcomm Wearables Ecosystem Accelerator insieme ad altri 65 player con l’obiettivo di accelerare la crescita del segmento dei dispositivi indossabili. Pankaj Kedia, che in Qualcomm dirige il business degli indossabili, dice: “Più di cinque anni fa abbiamo lanciato la piattaforma Snapdragon Wear 2100, nel 2018 abbiamo introdotto la versione 3100 e nel 2020 la 4100+. Nuove piattaforme sono in procinto di essere lanciate, sulla base di un approccio ibrido, composto da un nuovo system-on-a-chip e un nuovo coprocessore”.
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