ポータブル医療機器向けセキュアなワイヤレス接続

ポータブル医療機器の概要

政府は、臨床効率の向上による医療費削減を実施しています。外来患者向けケアサービスの世界市場は、2026 年までに年 4.8% の成長が見込まれていますが、入院日数は数十年にわたって減少しています。ワイヤレス接続された医療機器は、効率的で患者フレンドリーなリモートケアサービスを可能にし、医療費を削減し、疾病ウイルスの拡大を防ぎ、より多くの人々が自宅で日常生活を楽しみながらケアにアクセスできるようにするために不可欠です。

Lura Health が Silicon Labs BG27 を使用して、最大 12 ヶ月の電池寿命を持つ、歯よりも小さい Bluetooth 対応唾液モニタリングデバイスをどのように開発したかをご覧ください。

ポータブル医療機器とは？

ポータブル医療機器は、患者の後急性期、リハビリテーション後、慢性症例における患者の生理学的状態を追跡します。収集された健康データは、ユーザーまたは医療従事者によって、Bluetooth 接続を介してリモートあるいはスマートフォン・アプリで閲覧できます。Bluetooth Low Energy は、血糖計（BGM）、連続血糖モニター（CGM）、血圧モニター、パルスオキシメーター、インスリンポンプ、心臓モニタリングシステム、てんかん管理などのポータブル医療機器に最も導入されているワイヤレス技術です。

ポータブル医療機器 - ワイヤレス設計に関する考慮事項

ポータブル医療機器を設計する際に知っておくべきことは? 設計に関する主な考慮事項については、以下をお読みください。

医療機器のエネルギー消費を最小化するには？

医療機器の寿命は、保管や使用で日単位、月単位、あるいは年単位と様々であり、電力の最適化をおこなうことは困難が伴います。Silicon Labs の EFR32 アーキテクチャ上の柔軟性は、RAM やラジオの領域などのサブコンポーネントを使用しないときにシャットダウンすることで、EM0, EM1、EM2 低消費電力モードをサポートしています。この BG27 Bluetooth Low Energy（LE）SoC は、4.1 dBm で 0 mA の超低送信電力と 3.6 mA のレシーバ電力を備えています。- 98.9 dBm という優れた RX 感度により出力電力が減少し、同時に ARM® Cortex®-M33 は 29 μA/MHz のアクティブ電流と、 64 kB RAM 保持を備えた 1.6 μA のスリープ電流が特徴です。さらに、BG27 のウェイクアップ・ピンにより、倉庫または輸送中の製品のオフ状態では 20 nA 未満で数か月間維持することができ、電池が完全充電状態で維持されます。

リソースに制約のあるデバイスで、ワイヤレスパフォーマンスを最適化する方法

Silicon Labs の BG27 は、2.3 x 2.6 mm のフットプリントに、超低送受信電力と優れたレシーバ感度を特長としており、CGM のようなリソースに制約のある小型医療機器向けの優れた Bluetooth LE ソリューションです。高性能ワイヤレスは、医療機器の信頼性と品質を向上させ、顧客のロイヤルティと収益を向上させます。

フォームファクタを最小化する方法

Silicon Labs のチップ・スケール・パッケージング（CSP）SoC は、パフォーマンスや低消費電力機能を犠牲にすることなく、非常に小さなワイヤレス・ソリューションを提供します。2.3 x 2.6 mm の寸法の BG27、または3.1 x 3.0 mm サイズの BG24 WLCSP のような Bluetooth LE ソリューションは、小型で魅力的なデバイス設計を実現します。当社の CSP ソリューションは、コンパクトな設計や、機能、メモリ、電池の追加スペースを確保することで、競争上の優位性を高めます。さらに、アンテナが統合された、RF 認証済み BGM220S Bluetooth LE モジュールは、6 x 6 mm のフットプリントにフィットし、製品化までの時間をスピード化します。

医療機器の電池残量追跡を改善するには？

製品デザイナーとして、重要な健康アプリケーションの使用中に予期しない電池消耗を防ぐにはどうすればよいでしょうか？BG27 に統合されたクーロン・カウンターにより、ポータブル医療機器に正確な電池レベル追跡を実装し、安全性とユーザ体験を向上させることができます。

DCDC コンバータでメディカルデバイスを強化

Silicon Labs の BG27 超低消費電力 Bluetooth LE SoC は、0.8V～1.6V または 1.71V～3.8V の幅広い電圧範囲を提供する統合型 DCDC コンバータを備えています。単セルアルカリ・酸化銀またはその他のボタンセルが使用でき、製品サイズとコストを削減して、電池使用時間を延長します。

ポータブル医療機器のセキュリティを最大化する方法

ポータブル医療機器は個人の健康データを処理するため、セキュリティが重要になります。Silicon Labs の Bluetooth ソリューションは、あらゆるレベルでセキュアに保護され、最も高度なサイバー攻撃からデバイスを保護します。当社の Secure Vault は、最大で PSA 認証レベル 3 を備えた最先端の IoT セキュリティ・ソリューションであり、安全な医療機器の設計、DTSec などの医療規制の遵守、ユーザ、ブランドの評判、収益の保護を実現します。 

医療デバイスの測定精度を高めるには？

Silicon Labs の Bluetooth SoC（BG24）は、16 ビット・アナログ・デジタル・コンバータ（ADC）、12 ビット・デジタル・アナログ（DAC）コンバータ、正確なオンチップ電圧リファレンス、堅牢な RF 干渉耐性などの高度なアナログおよびデジタル周辺装置を提供し、高精度の医療機器の設計、市場での競争上の優位性の獲得、顧客満足度の向上、製品の販売拡大を可能にします。

ポータブル医療機器のブロック図

ワイヤレス SoC、アナログ・フロント・エンド、センサー/アクチュエータ・インターフェイス、ディスプレイ機能を備えた典型的なポータブル医療機器設計のブロック図。Silicon Labs は、ワイヤレス SoC および MCU 機能の両方EFR32に対応しています。