Système de télésanté : Changement de paradigme vers la surveillance des soins de santé à domicile

Ce système pourrait permettre une interface sécurisée pour le transfert de toutes les données des patients et des paramètres vitaux sur Internet ou Wi-Fi vers des médecins ou des soignants à distance. De plus, il existe une capacité de streaming vidéo/audio en direct qui permet la communication entre un patient et son médecin à distance. Ces conceptions incluent un système de caméra et de haut-parleur intégré pour permettre un streaming de haute qualité.

Le dispositif de télésanté portable pourrait être utilisé dans les hôpitaux, les cliniques mobiles, les cliniques rurales, les cabinets de prestataires de soins de santé, et lors des visites à domicile. Ces dispositifs de télésanté portables permettent un dépistage mobile et offrent aux patients la commodité de réaliser des examens de santé et des consultations médicales en ligne. Cela élargira considérablement les zones de soins de santé primaires et renforcera le réseau de surveillance des maladies chroniques à travers le pays. Les améliorations suivantes peuvent être réalisées.

Schéma de bloc système

Le système de télésanté nécessite un appareil qui relie un patient à distance à un médecin. Cet appareil comprend une interface de communication audio-vidéo et une connectivité via des technologies filaires ou sans fil. L'appareil implique de nombreux composants électriques et mécaniques différents qui doivent fonctionner ensemble efficacement avec des retards de feedback minimaux — c'est-à-dire plusieurs éléments matériels, y compris une unité de gestion de l'alimentation, une unité centrale de traitement, une interface de communication et une interface de capteur. L'unité centrale de traitement est l'élément principal du système qui interagit avec tous les autres composants. Il existe un firmware de l'appareil, un logiciel d'application et une interface de connectivité cloud pour la communication.

Avantages du système

Les Systems-on-a-Chip (SoCs) sont disponibles avec des options comprenant des processeurs monocœur ou multicœur dans un format commun. Le SoC comprendrait un GPU 2D/3D, un VPU, des moteurs de décodage et d'encodage vidéo et audio, des moteurs de traitement neural, un module de sécurité et des interfaces périphériques. Le SoC exécute différents systèmes d'exploitation, ce qui peut nécessiter des contrôleurs de mémoire RAM et de stockage pour se connecter à une mémoire RAM externe ainsi qu'à une mémoire basée sur eMMC/UFS/flash avec des exigences de capacité différentes. Le SoC serait choisi en fonction des besoins de l'utilisateur final pour configurer le système de télésanté.

Un avantage majeur du SoC est la capacité de faire fonctionner des modèles d'IA directement sur le MCU, permettant ainsi aux dispositifs périphériques de prendre des décisions intelligentes sans avoir besoin d'envoyer des données au cloud ou à un serveur distant pour traitement. Cela peut considérablement réduire la latence et améliorer le temps de réponse, ce qui est essentiel pour les applications en temps réel telles que les dispositifs de test de capteurs. De plus, faire fonctionner des modèles d'IA sur le MCU ou le MPU peut réduire significativement la consommation d'énergie et les coûts par rapport à l'utilisation d'un processeur distinct pour l'IA — en faisant une solution plus pratique pour de nombreuses applications. Enfin, les modules d'accélération cryptographique, le démarrage sécurisé, le stockage non volatil sécurisé, et les options de RAM sécurisée sont pris en charge par les fonctionnalités du SoC.

L'utilisation d'une interface d'affichage sur les SoCs peut faciliter la compréhension des relevés des capteurs-dispositifs pour les patients et les prestataires de soins de santé. Un affichage peut fournir un retour en temps réel pendant la mesure et offrir des fonctionnalités supplémentaires telles que l'entrée tactile et l'interface utilisateur graphique. Les modules caméra peuvent être connectés avec le MIPI-CSI au SoC. Les affichages intégrés sont disponibles en différentes tailles/résolutions et interfaces telles que MIPI-DSI ou LVDS pour se connecter au SoC. Le SoC prend également en charge les interfaces d'affichage externes comme HDMI ou Display Port. L'interface codec audio sur le SoC peut fournir plusieurs interfaces de microphone analogiques ou numériques et des amplificateurs de haut-parleurs pour se connecter dans l'appareil. Un connecteur audio externe 3,5 mm ou une connectivité audio via Bluetooth peut être pris en charge par le moteur audio et le système d'exploitation exécuté sur l'appareil.

Le module de communication sans fil inclut le Wi-Fi, le Bluetooth et LTE/5G — des interfaces couramment utilisées sur le marché. Il existe des modules sans fil externes ou des solutions basées sur des chipsets avec les normes technologiques les plus récentes disponibles. Ces modules ou chipsets peuvent être connectés au SoC via les interfaces USB, PCIe, UART, PCM et SDIO. L'utilisation de LTE et Bluetooth Low Energy (BLE) comme protocoles de communication sans fil offre plusieurs avantages. LTE et BLE fournissent une connexion sans fil sécurisée et fiable pour transmettre les données des capteurs de test en temps réel, permettant aux prestataires de soins de santé de surveiller les patients à distance et de réagir rapidement en cas d'anomalies. LTE est utilisé pour la communication et le transfert de données à l'échelle mondiale entre le patient et le médecin. BLE est utilisé pour transmettre des données d'un appareil de test de capteur à un appareil de contrôle en temps réel. Dans l'ensemble, l'utilisation de LTE et BLE comme protocoles de communication sans fil sur un dispositif de test de capteur peut améliorer les soins aux patients, renforcer l'expérience du patient et accroître l'efficacité des prestataires de soins de santé.

La gestion de l'énergie est essentielle pour le bon fonctionnement des solutions edge, en particulier pour les appareils fonctionnant sur batterie. Tout d'abord, l'USB-C est une interface polyvalente qui peut fournir à la fois de l'énergie et une communication de données, permettant à un seul câble de remplir ces deux fonctions. Cela simplifie la conception de la solution edge et réduit le nombre de câbles nécessaires. Ensuite, intégrer une batterie dans la solution edge offre une alimentation de secours en cas de coupure de courant et permet à l'appareil de fonctionner indépendamment d'une prise électrique. De plus, une batterie peut lisser les fluctuations de courant et réduire la sollicitation du PMIC, améliorant ainsi la stabilité globale du système. Troisièmement, un indicateur de niveau de carburant peut être utilisé pour mesurer avec précision l'état de charge de la batterie et l'énergie restante. Cela aide à prévenir les pertes d'énergie inattendues et permet une meilleure gestion de l'énergie. Enfin, un PMIC peut être utilisé pour convertir efficacement la tension de la batterie en plusieurs tensions de sortie requises par le système. Cela réduit les pertes d'énergie et améliore l'efficacité énergétique, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie de l'appareil. En résumé, la mise en œuvre de la gestion de l'énergie en utilisant l'USB-C, une batterie et un PMIC peut améliorer la fiabilité et l'efficacité des solutions edge tout en offrant une expérience utilisateur plus flexible et pratique.

Ce système est portable, mobile et dispose de capacités de plugin pour surveiller les paramètres vitaux humains. Ces plugins peuvent être réalisés via USB, SPI, UART, I2C, BLE ou Wi-Fi. Selon le cas d'utilisation, les patients peuvent utiliser ces dispositifs de surveillance (SpO2, spiromètre, ECG, BGM, température infrarouge et otoscope) pour leurs soins de santé à domicile. Cette approche fournit au professionnel de santé toutes les données paramétriques nécessaires pour améliorer à distance les soins et le bien-être du patient dans un environnement sécurisé.

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