Globalmente, o número de pessoas com 60 anos ou mais era de 600 milhões em 2000. Previa-se que, em 2020, este número duplicasse e poderia triplicar até 2050. Mais de 600 milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de doenças crónicas e, segundo a Associação Americana de Diabetes, só nos EUA, quase 21 milhões de pessoas — aproximadamente 7% da população — têm diabetes. Os gastos com cuidados de saúde relacionados com estas doenças aumentaram drasticamente e os especialistas prevêem que subam de 500 mil milhões de dólares anuais para quase 700 mil milhões de dólares até 2020.
Por conseguinte, a sociedade precisa de adotar os avanços tecnológicos para reduzir custos e melhorar a qualidade de vida, tanto na gestão diária de doenças crónicas como a diabetes como para permitir que os idosos vivam de forma independente durante o maior tempo possível.
O avanço tecnológico com maior potencial de impacto nas doenças crónicas e nos cuidados a idosos reside na conectividade. A capacidade de comunicar instantaneamente dados médicos pessoais de um dispositivo de diagnóstico domiciliário a um profissional de saúde reduzirá os custos e proporcionará uma análise mais detalhada da condição do paciente. Por vezes designada por eSaúde ou telemedicina, a utilização da conectividade moderna, tanto com fios como sem fios, representa um passo significativo na luta para melhorar os cuidados de saúde e reduzir os seus custos. No entanto, a criação de um ecossistema de eSaúde exigirá interoperabilidade baseada num conjunto de diretrizes do setor e deverá ser adotada a nível global.
Para este efeito, a Renesas Electronics tornou-se membro da Continua Health Alliance, que está a desenvolver um conjunto abrangente de orientações para o ecossistema emergente de saúde digital. A Renesas Electronics desenvolveu também uma plataforma de demonstração certificada para a monitorização da glicemia que utiliza o microcontrolador V850ES/JG3-L de 32 bits de baixo consumo e os perfis Continua necessários para uma interoperabilidade perfeita.
A Continua Health Alliance é uma organização industrial aberta, sem fins lucrativos, composta por empresas médicas e tecnológicas que colaboram para melhorar a qualidade dos cuidados de saúde personalizados. Com mais de 240 empresas associadas em todo o mundo, a Continua dedica-se a estabelecer um sistema de soluções de saúde pessoal interoperáveis e conectadas, reconhecendo que levar estas soluções para o lar promove a independência, capacita os indivíduos e oferece a oportunidade de uma gestão de saúde e bem-estar verdadeiramente personalizada.
Embora a adição de conectividade torne os dispositivos de diagnóstico adequados para a saúde digital, a chave para um projeto bem-sucedido continua a ser a escolha dos microcontroladores, com transcetores de radiofrequência adicionais que podem ser integrados no microcontrolador ou podem ser dispositivos externos independentes.
Para o projeto de um dispositivo de monitorização da glicemia, é importante que o microcontrolador cumpra estes requisitos principais:
- Conversão A/D para entradas de sensores
- Conversão D/A para saída de áudio
- Suporte para interface de utilizador com visor LCD
- Suporte para periféricos USB 2.0
- Suporte para DMA para transferência de dados entre periféricos e memória
- Contadores e temporizadores de hardware (como temporizador supervisor, relógio de tempo real e temporizadores) para controlo de captura e geração de sinais analógicos
- Tamanhos de encapsulamento pequenos, como WQFN e FBGA
- Memória Flash segura e de alta qualidade com codificação de correção de erros
O V850ES/JG3-L com USB é um microcontrolador de 32 bits capaz de fornecer 38 DMIPS (versão 2.1) a uma frequência de funcionamento de 20 MHz e vem com 256 kB a 1 MB de memória Flash. Oferece um funcionamento de baixo consumo de energia num formato compacto (FBGA de 8x8 mm) com a capacidade de processamento necessária para um dispositivo de diagnóstico médico como este para monitorização da glicemia.
O pacote de periféricos é extenso e inclui hardware de gestão do sistema, eletrónica analógica, temporizadores e equipamento de comunicação. As funções de gestão do sistema incluem uma função de controlo de barramento que gere as portas de E/S de utilização geral, um Controlador de Acesso Direto à Memória (DMAC) de quatro canais para lidar com pedidos de transferência internos e externos e um controlador de modo de espera que gere os sete modos de funcionamento de baixo consumo de energia. As funções analógicas incluem doze canais de conversores analógico-digitais de 10 bits com um tempo mínimo de conversão de 5 µs e um conversor digital-analógico de dois canais com uma resolução de 8 bits e um tempo mínimo de conversão de 3 µs. Quanto às funções de temporizador, possui três temporizadores/contadores de uso geral de 16 bits, cada um com múltiplos canais, um temporizador supervisor que pode reiniciar o sistema ou gerar uma interrupção em caso de sobrecarga, um gerador de relógio que cria os vários sinais de relógio utilizados pela CPU e pelos periféricos e um relógio de tempo real (RTC) para saber a hora e a data.
Um aspeto crucial no design de dispositivos de monitorização da glicemia é minimizar o consumo de energia para prolongar a vida útil da bateria e garantir a precisão das medições. Se a duração da bateria for demasiado curta, o utilizador pode perder uma medição agendada por ter de recarregar ou substituir a bateria. O V850ES/JG3-L incorpora tecnologia de processo de baixo consumo e uma arquitetura de energia otimizada, resultando num consumo de corrente excecionalmente baixo sem sacrificar o desempenho. O V850ES/JG3-L
apresenta diversos modos de funcionamento de baixo consumo que podem reduzir ainda mais o consumo de energia e prolongar a vida útil da bateria. Estes modos incluem:
- HALT: Apenas o relógio da CPU é interrompido; os periféricos permanecem ativos.
- IDLE1: Todos os circuitos internos são interrompidos, exceto o oscilador, o PLL e a memória Flash.
- IDLE2: Todos os circuitos internos são interrompidos, exceto o oscilador.
- STOP: Todos os circuitos internos são interrompidos, exceto o oscilador de relógio secundário.
- Backup do RTC: O relógio de tempo real (RTC) continua a utilizar o relógio de 32 kHz, utilizando a corrente fornecida pela tensão de reserva ao RVDD. O consumo de energia neste modo é ainda menor do que no modo STOP.
Para auxiliar na avaliação do microcontrolador V850 e do perfil Continua, a Renesas Electronics desenvolveu uma plataforma de demonstração para o dispositivo de monitorização da glicemia com certificação Continua. O DM-V850ES-JG3LUSB-CD inclui um microcontrolador USB V850ES/JG3-L, um visor LCD de duas linhas com tecnologia chip-on-glass (COG), quatro teclas, uma porta de ajuste e uma ligação para simulação de uma tira de teste de glicemia. Esta placa demonstra a conectividade USB com o driver PHDC (Personal Healthcare Device) implementando a norma Continua para um dispositivo de monitorização de glicemia. Esta implementação inclui a norma IEEE 11073-10417 para monitorização de glicose e a norma IEEE 11073-20601 para comunicação entre um agente Continua e um gestor Continua. A demonstração com certificação Continua utiliza a transferência de dados USB. A placa de demonstração simula a medição de glicemia através de um resistor variável e permite ao utilizador:
- Simule leituras e armazene dados em memória não volátil.
Leia uma entrada simulada premindo
um botão.
Utilize a emulação de EEPROM para
armazenar dados.
- Compatibilidade com quaisquer dados que o Gestor Contínuo de Glicose possa solicitar.
O visor LCD indica que
a comunicação está ativa até
estar concluída.
A transferência é ativada premindo
um botão.
- Apresente a medição atual para diferentes modos e frequências.
Premir um botão permite alternar
entre os diferentes modos e apresentar a
medição atual.
- Funcionamento transparente entre a alimentação USB e a bateria.
Ligando um cabo USB, o sistema
pode ser alimentado via
USB.
- Suporte para relógio de tempo real (RTC) e registo de tempo.
os dados de medição
de glicemia
ao longo do
a monitorização em tempo real.
- Suporte ao desenvolvimento/depuração como plataforma de avaliação.
A ligação da plataforma às
ferramentas de depuração e programação
Renesas Minicube
permite a avaliação e o desenvolvimento de
todo o sistema.
Em síntese, a Renesas Electronics é o fornecedor líder mundial de microcontroladores de 32 bits e membro ativo da Continua Health Alliance, além de ter sido um dos primeiros a oferecer uma plataforma de demonstração de monitorização da glicemia totalmente certificada pela Continua. Olhando para o futuro, a Renesas pretende fornecer soluções de plataforma de saúde certificadas, utilizando os seus microcontroladores de ponta com padrões de rede sem fios de baixo consumo, como Bluetooth, ZigBee e Wi-Fi, bem como padrões com fios USB e Ethernet.
Autor:
Artigo cedido pela Renesas
