集成设备设计医疗物联网快速发展的关键

小型化和热管理的改善的进展已经导致了新一代的更小、更多样化的发光二极管。例如,Excelitas的微型APOLEDs适合医疗设备和程序,空间是一个重要的考虑因素,如胶囊内窥镜。

医疗物联网拥有极大地改善病人状况的承诺,以及潜在的进化方面的医疗管理和交付的方式。医疗物联网设备将使更多疾病的快速检测,连续远程监控病人的状况,和更有针对性的、有效的治疗条件,从糖尿病到癌症。基本医疗的各个方面会受到影响:预防和健康,长期护理,急性护理,和急性护理监测。因此,连接医疗设备市场预计增长从2018年的每年20.6美元,到2022年每年63美元。¹

以满足这种需求从产品开发的角度来看,在小型化持续进展,降低价格和更广泛的可用性传感器,意味着新的医疗工具,如显示器、衣物,和诊断可以移动从概念到商业化比以往更精简的方式。在生命科学领域,每一个独特的技术的进步作为力量倍增器其他相邻和相关技术。(例如,微流体和{生物}功能化的进步在光学若启用新的进步。稍后解释,表面改性的进展意味着生物淤积可以更好的管理或者减轻)。

最近的医疗物联网创新的例子包括5.5 g可佩带的婴儿耳朵温度计,允许父母不断地监控孩子的温度通过智能设备和快速反应,快速上涨,或更改,在发烧。另一个例子是使用集成的运动和压力传感器为老年人,体弱者,或久坐不动的病人持续监测,确保运动和再分配的压力点在床上,防止褥疮。

此外,对于诊断和治疗的应用程序,我们看到了一个了不起的融合之前离散的学科如工程设计、纳米bob投注体育信赖吗,micro-fabrication技术和生物科学。

最近的一个从麻省理工学院的团队揭示医学多远可以开发利用微电子工程的共同努力下,材料科学和生物学。²使用转基因大肠杆菌作为检测器(传感和发射光源),科学家和工程师已经创建了一个可摄取的micro-bioelectronic设备(埋藏胶囊),最终可能被吞掉的病人检测血液胃肠道通过智能手机或笔记本电脑和无线警报医务人员对病人的病情。此外,这个可以实现远程快速和容易得多,比传统意味着涉及众多的办公室或住进急诊室。研究表明,其他可能的车载分析这些设备可能包括生物标志物检测肠道感染和慢性炎症。

使用发光微生物生物传感器和光源并不是新鲜事。几十年来,费氏弧菌发光分析已用于检测毒性在水生环境和系统。然而,什么是小说是埋藏可以携带四个或更多专门设计的生物在不同wells-each测试精确的病人情况。由于微电子技术的飞速发展,生物传感器,光电探测器/光度计,无线发射机都能适合30毫米x 10毫米胶囊。设备仍然是有点大,但最坚定的病人,但萎缩的足迹和更高的存储密度,更广泛的适用性和更有可能病人采用显然是在地平线上。

其他有前途的微传感器技术的进步包括使用碳nanomembranes (CNMs)和其他交联聚合物nanocoatings提高非特异性吸附的控制和增强生物分子固定化。与技术允许设备CNMs设计师利用广泛的寡核苷酸(寡核苷酸适配子)检测系统,因为寡核苷酸适配子可以保留其三维结构,从而更受表面相互作用的影响。自寡核苷酸适配子保留目标绑定属性,这些新的涂层技术允许一个更广泛的可能的目标策略。与广泛的其他nanocoatings,医疗物联网设计师也可以更好地管理和减轻生物淤积等问题,改善润湿性,承担更大的利用各种生物分子的特定的绑定。

上图:Excelitas“新CaliPile tpi 1385年代紧凑热电堆传感器使持续的监控应用程序从跟踪病人的皮肤温度从低温到蓝牙可佩带的婴儿温度计,通过智能设备更新的父母。bob投注体育信赖吗

2018年9月,纳米技术的另一个关键的进步都建立在工作之前做德克萨斯大学奥斯汀。使用可见光作为刺激,Cockrell工程学院的研究人员已经开发出一种切换马达的机械运动在多个应用程序模式的可见光。3研究这种能力,尽管早期阶段,最终可能导致一种新的nano-electromechanical和nano-robotic药物输送装置、疾病检测/治疗,连续医疗监测。先前的工作方面(Emma)风扇马达的的团队导致500倍小于一粒盐和应用程序从癌症的靶向治疗(例如,混合和抽水原位生化药剂),更有效,定向分配治疗糖尿病的胰岛素。bob投注体育信赖吗所有这些进步将支持医疗物联网的进一步发展。估计,到2020年,超过280亿个连接,物联网设备将在医疗应用的操作越来越多。bob投注体育信赖吗成功的一个关键决定因素,然而,是需要一个集成的工程方法尽可能在设计周期的早期。每个nanotechnologist micro-fabrication专家知道,材料表现得不同规模较小(例如,在小范围内,疲劳行为不同的展品在亚微米钛线比宏观层面)。此外,必须选择材料生物相容性和惰性(例如,半透膜用于包含上述coliin示例)。因为有大量的物联网平台上可用的今天,随着大量的连通性选项,它变得更加必要连接正确的领域知识和正确的早期经验。 Each platform has its own specific set of features and benefits, but certainly none have a ‘one-size-fits-all’ versatility. The selection of the appropriate platform is dependent upon the desired interoperability, the types of patient data being collected, the environment in which data is being assembled, and how best this information will be acted upon. It is therefore crucial to integrate as many engineering disciplines, as early as possible, into the design cycle. Medical IoT is changing very rapidly, and most times, an integrated, holistic approach to successful medical IoT device design means coupling the right platform, an optimal light source, the most appropriate photonic detectors, and the smallest sensors with materials science selections and connectivity considerations. The alternative option of simply selecting discrete elements and cobbling them together to create an IoT device ensures a much longer design cycle—and the likelihood of many additional and unnecessary iterations—before the device can be deployed to the field. The medical IoT landscape is developing constantly and quickly to the point where new capabilities emerge practically every three months. Companies developing medical IoT products can accelerate speed-to-market to better compete in this dynamic marketplace by working with a complete, integrated solutions-technology supplier that has in-depth industry knowledge and a full range of products and capabilities in their product portfolio, enabling easier device integration, and shorter, more-effective development cycles.

物联网医疗设备市场产品(血压监测,Glucometer,心脏监视器,脉搏血氧计,输液泵),类型(耐磨、植入式装置),连接技术(蓝牙,无线),最终用户(医院)——全球预测到2023年市场和市场报告达到6543,2018年8月。

一个可摄取的bacterial-electronic系统监测胃肠道健康马克•Mimee菲利普Nadeau,艾莉森•海沃德科学,2018年5月25日:360卷,6391年,页915 - 918,DOI: 10.1126 / science.aas9315。

可见light-gated可重构旋转驱动的电动马达泽熙梁和无风扇,科学的进步,2018年9月14日,4卷,没有。9 eaau0981 DOI: 10.1126 / sciadv.aau0981。材料科学与工程项目,德克萨斯大学奥斯汀分校,奥斯汀,TX 78712,美国。