Lo sviluppo dei device wearable ha favorito il miglioramento di molti servizi. I sistemi smart indossabili si declinano in molteplici applicazioni progettate seguendo criteri fisionomici e biologici, al fine di renderle maggiormente fruibili e allo stesso tempo meno ingombranti. I device wearable hanno permesso l'elaborazione di nuove metodologie operative in ambito sanitario, entrando a far parte dei sistemi impiegati nella telemedicina. L'introduzione di biosensori indossabili, impiantabili e ingeribili rivoluziona le metodologie operative per il controllo e il monitoraggio dei parametri biochimici e fisici, per la diagnosi e la somministrazione di determinati tipi di cure farmacologiche. Internet of Medical Things nasce come risultato della coniugazione e cooperazione tra il mondo IoT e la telemedicina, e racchiude in sé il potenziale di perfezionare i servizi sanitari. Ciò consente di adottare un approccio maggiormente proattivo, ampliando le possibilità di prevenzione, nonché le possibilità di eseguire terapie e cure direttamente da casa.
La progettazione dei dispositivi indossabili è complessa a causa delle peculiarità del corpo umano: aspetti fisiologici e dinamici vanno considerati al fine di progettare device resistenti, flessibili, adattabili, lavabili o ancora integrabili all'abbigliamento. Smartwatch, smart glasses, fitness tracker, hearable, smart ring, smart band, ecc. sono solo alcuni esempi di dispositivi wearable e le funzionalità sono altrettanto numerose: accesso al web, videochiamate, foto, musica, applicazioni AR e molto altro, tra cui il monitoraggio di parametri vitali per scopi sportivi o sanitari.
Componenti essenziali della tecnologia wearable
I modelli wearable più recenti impiegano numerose tecnologie, tra cui sensori, display, chip, SoC (System on a Chip), SiP (System in a Package), comunicazioni wireless, tecnologie di analisi ed elaborazione dei dati, ecc. Grazie all'elaborazione su dispositivi edge, la tecnologia indossabile sta diventando sempre più efficiente in termini energetici e di potenza.
In generale, i componenti fondamentali di un dispositivo indossabile sono i seguenti:
- Sensori, essenziali per il rilevamento dei dati relativi a parametri fisiologici, attività motoria, ecc. Nei dispositivi indossabili possono essere integrati svariati tipi di sensori tra i quali, per citarne qualcuno, sensori di forza, pressione, temperature, posizione, ecc.
- Dispositivi di input, ossia interruttori per il controllo del passaggio di corrente elettrica attraverso il circuito.
- Componenti passivi, quali condensatori, induttori, resistenze, adibiti al rilascio e assorbimento dell'energia.
- Connettori, che possono essere impiegati come antenne, sensori, connettori di alimentazione, connettori per la batteria, connettori USB per ricarica, dispositivi rimovibili di memoria, ecc. (Tramite connettori si collegano le periferiche al dispositivo principale, semplificando il processo di manutenzione e riparazione in caso di guasto a un componente)
- Antenne, la maggioranza dei dispositivi wearable sono integrati nell'Internet of Things tramite tecnologia RF e dunque sono dotati di antenne, quali antenna SMD, cablata nel PCB, antenne GPS/GNSS oppure -raramente- un'antenna esterna.
- Semiconduttori per l'interpretazione dei dati trasmessi dai sensori; microcontrollori, diodi, transistor, timer (elementi essenziali al funzionamento dei sistemi integrati, in effetti i progressi del settore dei semiconduttori hanno permesso la rapida espansione del campo degli indossabili).
WEARABLE MEDICAL DEVICE
L'impiego di nuovi polimeri flessibili, i progressi relativi alla sensoristica e la miniaturizzazione dell'elettronica hanno permesso il perfezionamento dei dispositivi indossabili, variegandone l'utilizzo in molteplici ambiti, tra cui l'ambito sanitario. La tecnologia indossabile sfrutta il potenziale del mondo IoT per rivoluzionare le metodologie di diagnosi clinica e di cura sanitaria dando vita a Internet of Medical Things e apportando un contributo significativo alla nascente telemedicina. Grazie ai nuovi dispositivi indossabili è possibile controllare parametri vitali di un paziente in maniera costante, ottenendo informazioni accurate in tempo reale e migliorando quindi le fasi diagnostiche e le modalità di somministrazione di cure e terapia. Grazie ad IoMT è possibile monitorare i pazienti da remoto (Remote Patient Monitoring) e ciò permette di garantire una maggior tutela sanitaria agli utenti riducendo la necessità di ospedalizzazione.
TELEMEDICINA E IOMT
Uno degli obiettivi di telemedicina e IoT medicale è l'ottimizzazione delle metodologie diagnostiche e terapeutiche, la riduzione del livello di complessità dei processi sanitari e di invasività delle apparecchiature e strumentazioni in uso. IoMT dunque migliora la qualità della cura, favorisce le visite a livello domiciliare di pazienti con malattie croniche, consente inoltre un maggior grado di personalizzazione degli interventi rendendo il lavoro clinico e medico più accurato. Inoltre, l'impiego di wearable e altri dispositivi appartenenti ad IoMT semplifica anche il lavoro del personale medico rendendolo allo stesso tempo più preciso. Fasce cardiache, smartwatch, spirometri, bilance, sensori del livello glicemico, sensori per la concentrazione dell'ossigeno nel sangue, sensori di temperatura e di pressione arteriosa, ma anche dispositivi impiantabili ad alto livello di specializzazione, sensori ingeribili, ecc. L'IoT medicale include un'ampia rosa di tecnologie e strumentazioni capaci di rilevare, collezionare, elaborare e trasmettere dati inerenti ai parametri fisici e biochimici di un individuo al fine di valutarne lo stato di salute, le eventuali patologie e fornire di conseguenza un quadro clinico e una terapia adeguata.
La maggior parte dei dispositivi IoMT sono indossabili e consentono il monitoraggio remoto dei pazienti, ma rientrano nella categoria IoMT anche i letti smart, le camere smart (letti e stanze integrate con IoT utili all'ottimizzazione dell'organizzazione operativa).
La tecnologia IoT in ambito medicale viene impiegata per:
- Monitoraggio dello stato di salute del paziente (un letto smart per esempio fornisce informazioni concernenti la posizione del paziente, la frequenza cardiaca, la pressione arteriosa, l'andamento del sonno, ecc.)
- Remote monitoring, ossia il monitoraggio dei parametri vitali di un paziente da remoto, senza necessità di ospedalizzazione. Il monitoraggio da remoto risulta particolarmente utile nel caso di malattie croniche, patologie di lungo corso, a seguito di interventi chirurgici o per il controllo costante dei parametri durante il ciclo di una nuova terapia farmacologica.
- Gestione degli accessi/dimissioni/spostamenti dei pazienti; monitoraggio dei letti occupati/liberi nella struttura, ottimizzazione dell'operatività dei vari reparti.
IoMT e telemedicina comprendono differenti tipologie di strumenti utili suddivisibili come di seguito:
- In-Home device: utilizzabili presso il proprio domicilio
- In-Body device: sistemi indossabili per il rilevamento di dati o per l'infusione di medicinali
- In-Hospital device: comprendente le strumentazioni utilizzate nelle strutture ospedaliere
Grazie ai dispositivi indossabili è possibile ottenere informazioni inerenti agli esiti di una terapia, alle fasi di guarigione, allo stato d'avanzamento o regressione di una malattia, ecc. L'operatore sanitario può ottenere dati di maggiore accuratezza, relativi a lassi temporali più lunghi e costanti, che consentono un perfezionamento della comprensione clinica e della conseguente fase decisionale per l'identificazione della terapia più adatta senza bisogno di ricovero, riducendo l'impiego di macchinari invasivi, ingombranti e di difficile utilizzo. La tecnologia wearable permette l'acquisizione e la trasmissione di dati sanitari del paziente verso gli altri componenti tecnologici appartenenti al sistema di telemonitoraggio, tra cui rientrano anche tecnologia mobile, computer, piattaforme di supporto alle decisioni cliniche, ecc. I dati vengono rilevati da sensori sempre più sensibili e accurati, trasmessi in breve tempo (o in tempo reale) ai software di analisi dati al fine di indirizzare il personale tecnico verso le migliori decisioni relative a cura e terapia.
Figura 1: Un esempio di wearable, gli occhiali smart
Wearable Medical Device, esempi
Gli esempi di dispositivi medici smart indossabili sono molteplici e nascono per diversi scopi: dal monitoraggio dei pazienti affetti da diabete al trattamento delle ulcere diabetiche, dalle mascherine bioelettroniche per il rilevamento di infezioni respiratorie trasmissibili per via aerea ai sensori ingeribili come le smart pill, dai robot indossabili per agevolare le capacità motorie dei pazienti affetti da SLA ai dispositivi sottocutanei, ai cerotti e tatuaggi smart per il monitoraggio dei parametri e per l’infusione controllata di medicinali; e ancora: smart headband per elaborare segnali cerebrali e per il rilevamento dell'elettroencefalogramma (EFG), lenti a contatto smart teranostiche (ossia che integrano finalità terapeutiche e diagnostiche), in grado di misurare la pressione oculare e di somministrare farmaci (in caso di glaucoma, ma utili anche in altri contesti), airpod per migliorare l'udito, abbigliamento smart, fasce cardio per il monitoraggio del cuore e delle prestazioni, sistemi di controllo remoto dei dispositivi cardiaci impiantabili, sistemi smart in odontoiatria, ecc.
ATTENZIONE: quello che hai appena letto è solo un estratto, l'Articolo Tecnico completo è composto da ben 2940 parole ed è riservato agli ABBONATI. Con l'Abbonamento avrai anche accesso a tutti gli altri Articoli Tecnici che potrai leggere in formato PDF per un anno. ABBONATI ORA, è semplice e sicuro.
