Los expertos del sector sanitario creen que deben cambiar muchas cosas para afrontar los retos de la vida moderna. Los dos retos principales son el hecho de que las personas ahora viven más y también que estamos viendo el auge correspondiente de enfermedades crónicas como diabetes, enfermedades del corazón y cáncer.

A escala mundial, el número de personas con 60 o más años de edad era de 600 millones en 2000. Para el año 2020 se espera que esta cifra se haya duplicado y podría triplicarse en 2050. Más de 600 millones de personas en todo el mundo sufren enfermedades crónicas y, según la American Diabetes Association, solo en EE.UU. cerca de 21 millones de personas, aproximadamente el 7% de la población, tiene diabetes. El gasto sanitario en este tipo de enfermedades ha aumentado fuertemente y los expertos prevén que pase de 500.000 millones al año hasta acercarse a los 700.000 millones en 2020.

Por tanto, la sociedad necesita adoptar avances tecnológicos para reducir costes y mejorar la calidad de vida, tanto en la gestión diaria de enfermedades crónicas como la diabetes como para permitir que las personas de edad avanzada puedan vivir de forma independiente durante el mayor tiempo posible.
El avance tecnológico que puede tener un mayor impacto sobre las enfermedades crónicas y la asistencia a los ancianos viene en forma de conectividad. La capacidad de comunicar instantáneamente los datos médicos personales desde un dispositivo de diagnóstico en el hogar al profesional de la salud ahorrará costes y aportará un análisis más detallado sobre el estado del paciente. A veces denominada E-Salud o Telemedicina (en ingles E-Health o TeleHealth), el uso de modernos medios de conectividad, tanto fija como inalámbrica, representa un importante paso adelante en la batalla por mejorar la asistencia médica y reducir su coste. No obstante, la creación de un ecosistema de E-Salud exigirá una interoperatividad basada en un conjunto de directrices del sector y deberá ser adoptada a escala mundial.

Con este fin, Renesas Electronics se ha convertido en miembro de la Continua Health Alliance, que está desarrollando un amplio conjunto de directrices para el emergente ecosistema de la E-Salud. Renesas Electronics también ha desarrollado una plataforma de demostración certificada para control de glucosa en sangre que utiliza el microcontrolador de 32 bit de bajo consumo V850ES/JG3-L y los perfiles de Continua necesarios para su perfecta interoperatividad.
La Continua Health Alliance es una organización abierta del sector sin ánimo de lucro formada por compañías del sector médico y tecnológico que colaboran para mejorar la calidad de la asistencia médica personal. Con más de 240 compañías como miembros de la organización en todo el mundo, Continua se dedica a establecer un sistema de soluciones médicas conectadas personales e interoperativas, consciente de que llevar tales soluciones al hogar fomenta la independencia, potencia a las personas y ofrece la oportunidad de una auténtica gestión personalizada de la salud y el bienestar.

Aunque la incorporación de conectividad hará que los dispositivos de diagnóstico resulten indicados para la E-Salud, la clave para un diseño exitoso sigue siendo la elección de los microcontroladores, con transceptores de RF añadidos que pueden estar integrados en el microcontrolador o bien pueden ser dispositivos externos autónomos.

Para el diseño de un dispositivo de control de glucosa en sangre es importante que el microcontrolador cumpla estos requisitos clave:

-    Conversión A/D para las entradas del sensor
-    Conversión D/A para la salida de audio
-    Soporte para interface de usuario para el visualizador LCD
-    Soporte para periféricos USB2.0
-    Soporte para DMA para trasladar datos entre los periféricos y la memoria
-    Contadores y temporizadores de hardware (como temporizador supervisor, reloj en tiempo real y temporizadores) para controlar la captura y generación de señales analógicas
-    Encapsulados de pequeño tamaño como WQFN y FBGA
-    Memoria Flash de alta calidad y seguridad con codificación de corrección de error

El V850ES/JG3-L con dispositivo USB es un microcontrolador de 32 bit capaz de proporcionar 38 DMIPS (versión 2.1) a una frecuencia de trabajo de 20MHz y se suministra con 256kB a 1MB de memoria Flash. Ofrece un funcionamiento de bajo consumo en una huella reducida (8x8mm FBGA) con la potencia de proceso que necesita un dispositivo de diagnóstico médico como éste para el control de glucosa en sangre.

El conjunto de periféricos es muy amplio e incluye el hardware de gestión del sistema, electrónica analógica, temporizadores y comunicaciones. Entre las funciones de gestión del sistema se encuentran una función de control de bus que gestiona los puertos de E/S de aplicación general, un controlador de acceso directo a memoria (Direct Memory Access Controller, DMAC) de cuatro canales para atender solicitudes de transferencia tanto internas como externas y un controlador de modo de espera que gestiona los siete modos de funcionamiento de bajo consumo. Entre las funciones analógicas se encuentran doce canales de conversión A/D con 10 bit de resolución y un tiempo de conversión mínimo de 5µs, así como un convertidor D/A de dos canales con 8 bit de resolución y un tiempo de conversión mínimo de 3µs. Por lo que respecta a las funciones de temporizador, dispone de tres temporizadores/contadores de 16 bit de aplicación general, cada uno de ellos con múltiples canales, un temporizador supervisor que puede reiniciar el sistema o  generar una interrupción en caso de sobrecarga, un generador de reloj que crea las diversas señales de reloj que utiliza la CPU y los periféricos, y un reloj en tiempo real (Real Time Clock, RTC) para conocer la hora y la fecha.

Un aspecto crítico en el diseño de un dispositivo de control de glucosa en sangre es la reducción del consumo de energía para prolongar la duración de la batería y asegurar la precisión de la medida. Si la duración de la batería es demasiado corta, el usuario puede perder una medida programada porque tiene que recargar o cambiar la batería. En el diseño del V850ES/JG3-L se ha utilizado una tecnología de proceso de bajo consumo junto con una arquitectura con un consumo de energía optimizado, por lo que ofrece un consumo de corriente excepcionalmente bajo sin sacrificar las prestaciones.
El V850ES/JG3-L tiene varios modos de funcionamiento de bajo consumo que pueden ayudar a reducir el consumo de energía y prolongar la duración de la batería. Entre estos modos se encuentran los siguientes:

-    HALT: Solo se detiene el reloj de la CPU; los periféricos siguen en activo.
-    IDLE1: Se detiene el funcionamiento de todos los circuitos internos, excepto para el oscilador, el PLL y la memoria Flash.
-    IDLE2: Se detiene el funcionamiento de todos los circuitos internos, excepto para el oscilador.
-    STOP: Se detiene el funcionamiento de todos los circuitos internos, excepto para el oscilador del reloj secundario.
-    RTC backup: El reloj en tiempo real (RTC) sigue contando con el reloj de 32kHz, utilizando para ello la corriente que suministra la tensión de reserva al RVDD. El consumo de energía en este modo es aún más bajo que en modo STOP.

Como ayuda para evaluar tanto el microcontrolador V850 como el perfil de Continua, Renesas Electronics ha desarrollado una plataforma de demostración del dispositivo de control de glucosa en sangre certificado por Continua. La DM-V850ES-JG3LUSB-CD incluye un microcontrolador USB V850ES/JG3-L, un visualizador LCD de dos líneas de tipo COG (chip-on-glass), cuatro teclas, un puerto de ajuste y una conexión para simular una banda con el fin de emular la medida de glucosa en sangre. Esta tarjeta demuestra la conectividad USB con el driver PHDC (Personal Healthcare Device) mediante una implementación del estándar de Continua para un dispositivo de control de glucosa en sangre al implementar el dispositivo estándar IEEE 11073-10417 para control de glucosa y una implementación de IEEE 11073-20601 para la comunicación entre un agente Continua y un gestor Continua. La demostración certificada por Continua utiliza la transferencia de datos mediante USB. La tarjeta de demostración simula la medida de glucosa en sangre mediante una resistencia variable y permite al usuario:

-    Simular lecturas y almacenar datos en almacenamiento no volátil.
        Leer una entrada simulada pulsan-
        do un botón.
        Utilizar emulación EEPROM para
        almacenar datos.
-    Compatibilidad con cualquier dato que pueda solicitar el gestor de Continua.
        Indica en el visualizador LCD que la
        comunicación está activa hasta
        verse completada.
        La transferencia se activa pulsando
        un botón.
-    Mostrar la medida de la corriente para diferentes modos y frecuencias.
        Al pulsar un botón es posible pasar
        por diferentes modos e indicar la
        medida de la corriente.
-    Funcionamiento transparente entre la alimentación de USB y de la batería.
        Conectando un cable USB, el siste-
        ma se puede alimentar mediante
        USB.
-    Soporte para reloj en tiempo real (RTC) y registro de tiempo.
        Utiliza un RTC para registrar en el
        tiempo los datos de medida de la
        glucosa en sangre y hacer un segui-
        miento en tiempo real.
-    Soporte para desarrollo/depuración como plataforma de evaluación.
        La conexión de la plataforma a las
        herramientas de depuración y pro-
        gramación Renesas Minicube per-
        mite la evaluación y desarrollo de
        todo el sistema.

En resumen, Renesas Electronics es el primer suministrador mundial de microcontroladores de 32 bit y un miembro activo de la Continua Health Alliance, así como uno de los primeros en ofrecer una plataforma de demostración de control de glucosa en sangre totalmente certificada por Continua. En el futuro Renesas trata de suministrar soluciones de plataformas certificadas para la atención sanitaria que utilicen sus microcontroladores de vanguardia con estándares de redes inalámbricas de bajo consumo Bluetooth, ZigBee y WiFi, así como los estándares por cable USB y Ethernet.

Autor:

Artículo cedido por Renesas

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