Innovaciones en dispositivos médicos portátiles: crecimiento y análisis del mercado

Adapting to the Future: The Surge in Home-Based Portable Medical Devices

The experience of confronting the COVID-19 virus has made people fully realize the importance of self-health management. As a result, the use of portable medical devices in home settings has surged. Thanks to these devices that offer remote monitoring, non-invasive, and even wearable capabilities, individuals can now obtain essential vital sign data at any time. This not only significantly reduces anxiety regarding their health but also minimizes their hospital visits.

La adopción generalizada de dispositivos médicos portátiles se puede atribuir principalmente a dos factores. En primer lugar, la mejora aportada por la nueva tecnología en estos dispositivos ha mejorado significativamente su practicidad, precisión y accesibilidad. En segundo lugar, según el informe “Perspectivas de la población mundial 2022” publicado por el Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas, la población mundial de personas de 65 años o más será de 771 millones en 2022. Se espera que esta cifra aumente a 994 millones en 2030 y alcanzar los 1.600 millones en 2050. Con el rápido aumento de la población mundial de personas mayores, la demanda de seguimiento del estado de salud también se ha convertido en un importante impulsor del crecimiento del mercado de dispositivos médicos portátiles.

En aplicaciones prácticas, la función de los dispositivos médicos portátiles no se limita sólo a probar y monitorear parámetros fisiológicos. Algunos dispositivos ahora están equipados con capacidades de grabación y análisis de datos. Por ejemplo, los monitores electrónicos de presión arterial, después de completar rápidamente una medición, no solo muestran el resultado de la medición actual al usuario sino que también pueden almacenar estos datos para fines de seguimiento de la presión arterial a largo plazo. Los medidores de insulina actuales suelen estar equipados con puertos de comunicación (IR/inalámbricos) que pueden transmitir datos medidos en tiempo real a PC o bombas de insulina, lo que ayuda en el tratamiento a largo plazo.

Desde el punto de vista de la aplicación, los dispositivos médicos portátiles generalmente son dispositivos portátiles que funcionan con baterías, compactos y fáciles de usar. Por pequeños que parezcan, cada dispositivo médico portátil es un producto electrónico sofisticado. En consecuencia, a los ingenieros no les resulta fácil diseñar estos productos, ya que hay muchos matices de diseño a considerar.

Fuerzas impulsoras detrás de la rápida expansión del mercado de dispositivos médicos portátiles

En los últimos años, el uso de dispositivos médicos portátiles (PMD) se ha generalizado cada vez más. Una combinación de factores, incluidos los avances tecnológicos, la presión para reducir los costos de salud pública y el deseo de ofrecer a poblaciones más amplias de pacientes acceso a soluciones de atención médica, están impulsando el crecimiento del mercado de PMD.

Research and Markets descubrió que en 2022, los ingresos globales del mercado de dispositivos médicos portátiles alcanzarán los 57.300 millones de dólares. Entre 2022 y 2027, se prevé que el mercado crezca a una sólida tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 9,2%. Para 2027, se espera que el valor total de mercado de los dispositivos médicos portátiles alcance los 96.930 millones de dólares. Segmentados por tipo de producto, los productos utilizados con fines de diagnóstico y seguimiento contribuirán con casi el 44% del mercado para 2027 y se prevé que dominen el sector de dispositivos médicos portátiles. De 2022 a 2027, se espera que la CAGR del mercado de dispositivos médicos portátiles en la región de Asia y el Pacífico sea del 10,4%.

Un análisis de Data Bridge Market Research indica que en 2022, el mercado de dispositivos médicos y sanitarios portátiles ascendió a 64.580 millones de dólares. Se prevé que alcance los 137.430 millones de dólares en 2030, con una tasa compuesta anual del 9,9% entre 2023 y 2030. Entre los factores clave que impulsan este crecimiento se encuentra la creciente ubicuidad de los dispositivos portátiles y otras tecnologías portátiles. El uso de estos dispositivos para el control remoto de la salud del paciente también tiene el potencial de reducir eficazmente los gastos médicos.

Analizando las complejidades de los dispositivos médicos portátiles: una inmersión profunda

Uno de los desafíos que enfrentan los dispositivos médicos portátiles hoy en día es que necesitan no sólo capacidades de conectividad remota sino también el mantenimiento de la calidad y la capacidad de respuesta de todos los datos recopilados. Además, la portabilidad es una consideración importante. El término "portátil" en dispositivos médicos portátiles contrasta principalmente con los equipos médicos a gran escala utilizados en los hospitales, la mayoría de los cuales están montados sobre ruedas y son difíciles de mover. Los dispositivos médicos “portátiles” actuales no sólo son fáciles de transportar; muchos incluso son "portátiles". Estas transformaciones plantean múltiples desafíos para los diseñadores.

Al "diseccionar" los dispositivos médicos portátiles, se pueden identificar varios bloques funcionales que son comunes en la mayoría de los dispositivos médicos portátiles de consumo y de uso doméstico. Estos incluyen: sensores biométricos, amplificación y conversión de analógico a digital de la entrada del sensor, administración de energía y batería, microcontroladores de bajo consumo o procesadores de señales digitales (DSP), interfaz de usuario o pantalla, interfaz hombre-máquina (HMI) y datos. interfaces (tanto inalámbricas como cableadas).

Microcontroladores (MCU)/DSP:

Los dispositivos médicos portátiles producen una cantidad considerable de datos sin procesar. La capacidad de almacenar y procesar datos, reconocer cambios, proporcionar retroalimentación, conectarse con sistemas grandes y ejecutar algoritmos de diagnóstico suelen ser características esenciales de los microcontroladores de sistemas. Sin embargo, el consumo de energía ultrabajo y el alto rendimiento a menudo chocan, lo que hace que sea vital equilibrar las necesidades de procesamiento del sistema con las limitaciones de energía. Las consideraciones clave en el diseño de dispositivos médicos portátiles son el bajo consumo de energía, principalmente para prolongar la vida útil de la batería. Otros requisitos incluyen un tiempo de comercialización más rápido, rentabilidad, confiabilidad, tamaño compacto y mayor integración.

Gestión de batería y energía:

Para los dispositivos médicos portátiles, los sistemas simples con muy bajo consumo de energía pueden usar baterías desechables, mientras que los sistemas más grandes pueden necesitar varios tamaños de baterías recargables y paquetes de baterías. Cuando se necesitan sistemas médicos, a menudo no se puede dar el lujo de tener tiempo para esperar a que se carguen. La administración dinámica de la ruta de energía y otras características pueden cargar la batería de forma independiente mientras alimenta el sistema, eliminando el tiempo de espera para cargar la batería antes de la operación. La vida útil de los dispositivos médicos portátiles puede variar desde unos pocos días, meses o incluso varios años.

Con la maduración deBatería de LitioLas tecnologías de investigación y desarrollo y las crecientes demandas de movilidad de los dispositivos médicos portátiles, las baterías de litio, con alto voltaje, alta energía y longevidad, están tomando gradualmente la delantera en la industria de dispositivos médicos. Estas baterías permiten que dispositivos médicos como desfibriladores, instrumentos de monitorización, equipos de ultrasonido y bombas de infusión funcionen en lugares alejados de los hospitales. Precisamente gracias a tecnologías como las baterías de litio, los desfibriladores de 50 libras ahora pueden reemplazarse por dispositivos más livianos y compactos.

Beneficios de usarbaterías de litio en dispositivos médicos:

• Excelente desempeño en seguridad:Las baterías de litio para dispositivos médicos adoptan un embalaje flexible de aluminio y plástico, diferente de la carcasa metálica de las baterías de litio líquido. En escenarios potencialmente inseguros, las baterías líquidas pueden explotar, mientras que las baterías de dispositivos médicos, como máximo, podrían inflarse.
• Diseño delgado:Existe una limitación técnica para que las baterías de iones de litio líquidos tengan menos de 3,6 mm de espesor. Sin embargo, las baterías de dispositivos médicos no enfrentan tales limitaciones incluso cuando tienen menos de 1 mm de espesor.
• Ligero:Las baterías de litio para dispositivos médicos pesan un 40% menos que las baterías con carcasa de acero de capacidad equivalente y un 20% menos que las con carcasa de aluminio.
• Formas personalizables:La forma de las baterías de litio para dispositivos médicos se puede modificar según las necesidades del cliente. Esta flexibilidad permite realizar ajustes rápidamente en el grosor y el factor de forma de la batería.
• Alta capacidad:La capacidad de las baterías de litio diseñadas para dispositivos médicos es entre un 10 y un 15 % mayor que la de las baterías con carcasa de acero del mismo tamaño y entre un 5 y un 10 % más que sus homólogas con carcasa de aluminio.
• Baja resistencia interna:Los diseños especiales pueden reducir sustancialmente la impedancia de la batería de litio, mejorando significativamente su rendimiento de descarga de alta corriente.

Interfaz de datos:

Hoy en día, la interfaz de datos para dispositivos electrónicos médicos portátiles ha pasado de conexiones RS232 cableadas a conexiones Ethernet tanto cableadas como inalámbricas, conexiones inalámbricas de corto y largo alcance. Las nuevas interfaces permiten la conexión en red de todos los dispositivos dentro de un edificio, incluidos los dispositivos dentro del hogar de un paciente.

Tecnología de visualización:

Los módulos de visualización suelen representar el primer, segundo o tercer artículo más caro de la lista de materiales. Las opciones de visualización en dispositivos médicos portátiles también deben cumplir con un modo de suspensión de bajo consumo de energía. La mayoría de los controladores de pantalla tienen modos de consumo de energía ultrabajo y pueden reducir el brillo mediante el control de retroiluminación PWM o, en el caso de la tecnología OLED, utilizando el comando correcto o la configuración de registro. El control de pantalla táctil (TSC) es fundamental para la comodidad de los dispositivos médicos portátiles. Reemplaza los teclados tradicionales, reduciendo significativamente el tamaño total del dispositivo. TSC permite la selección de funciones basadas en menús, el ajuste fino de la visualización de datos de entrada/salida y la ampliación, lo que mejora significativamente la usabilidad del dispositivo. La capacidad de manejo electrostático (ESD) de la solución elegida es un factor esencial a considerar al implementar TSC.

Interfaz de sensor y tecnología de cadena de señal:

La cadena de señal correcta es fundamental para las lecturas de temperatura, pulso, glucosa y otros sensores biométricos. En la mayoría de las aplicaciones, los diseñadores se esfuerzan por encontrar señales de nivel de microvoltios en medio de ruido de milivoltios. Dadas las características de CA de la señal objetivo, es necesario un amplificador que combine bien con un esquema de filtrado de paso alto, junto con un convertidor analógico a digital de alto rendimiento.

Conclusión

El sello distintivo de los dispositivos médicos portátiles radica en su bajo consumo de energía, confiabilidad y tecnología de sensores rentable. Estos dispositivos desempeñan un papel fundamental en la detección temprana de diversas enfermedades, incluidas la diabetes y las dolencias cardiovasculares. La utilización de tales herramientas portátiles reduce la frecuencia de las visitas médicas de los pacientes. La implementación de dispositivos médicos portátiles en la industria de la salud agiliza y mejora los procesos de atención al paciente. Transportan la atención desde entornos hospitalarios o consultorios médicos directamente a los hogares de los usuarios, ofreciendo una comodidad incomparable a los pacientes.

Hoy en día, los dispositivos médicos portátiles desempeñan un papel fundamental en el seguimiento y la gestión de la salud mundial. Un número cada vez mayor de estos dispositivos, impulsados ​​por tecnologías novedosas como la comunicación inalámbrica de vanguardia, están evolucionando hacia herramientas más inteligentes, más intuitivas, conectadas e incluso portátiles. Estos dispositivos participan activamente en el seguimiento y seguimiento de la salud de las personas, y algunos incluso han surgido como herramientas de diagnóstico auxiliares. Teniendo en cuenta estos avances, el diseño del sistema de dispositivos médicos portátiles debe estar sincronizado con las tendencias del mercado. Las consideraciones en torno al consumo de energía, el rendimiento del sistema, la conectividad, el costo y el tamaño son primordiales, lo que establece un camino desafiante para los diseñadores.