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RTOS y hardware son cardinales para ‘wearable’ y médico

Los dispositivos médicos y vestibles utilizan pequeños sistemas operativos de tiempo real (RTOS) que determinan la eficacia de los sistemas, además de un hardware óptimo para sus estructuras miniaturizadas.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

La electrónica vestible y los dispositivos médicos portátiles son un gran segmento lucrativo en nuestros días, desde aparatos monitores de glucosa, ritmo cardíaco y otros signos vitales, hasta sistemas de entretenimiento de gama alta como las gafas de Google o ‘gadgets’ inalámbricos con sensores integrados para seguimiento de rendimientos deportivos, entre otros.

RTOS y hardware son cardinales para ‘wearable’ y médico

Su demanda radica en el nivel de innovación tecnológica, las dimensiones que facilitan su portabilidad, así como las diferentes funciones que cada dispositivo ofrece, por ejemplo, las gafas de Google que aún no han sido desplegadas comercialmente, su utilización ya se observa en algunos sectores como el médico, donde cirujanos las implementan para realizar intervenciones con ayuda de sistemas de cómputo que les otorgan un mapeo en tiempo real de la zona de su paciente que asisten.

Lo cierto es que cada dispositivo posee una estructura interna y un sistema operativo que lo hace o no sofisticado dependiendo de sus propias necesidades y usabilidad. Muchas personas consideran que un aparato supervisor de signos vitales está por demás para una persona sana, y para quienes poseen uno de estos es más por vanidad que por necesidad.

En el caso de aquellas personas que realmente lo requieren esto no es relativo a presunción, es cuestión de vida o muerte, ya que los dispositivos de medición de signos vitales deben arrojar con la mayor precisión y en el menor tiempo posible los resultados de sus lecturas. De esta manera, si los resultados son mal calculados por el sistema o leídos unos cuántos segundos de retraso, las consecuencias podrían ser fatales, ya que regularmente estos aparatos están conectados a la red y derivados a una consola central donde el médico de cabecera atiende y observa el estado de su paciente incluso desde su smartphone o computadora en casa.

Dispositivos médicos
Los dispositivos médicos y vestibles requieren de tecnología basada en microcontroladores y sistemas operativos de más avanzados

Para crear un aparato de gama alta con niveles aplaudibles de precisión y tiempo de lectura, el ingeniero diseñador en turno debe poner especial atención en el tipo de hardware que elegirá pero más aún en el tipo de sistema operativo que habrá de implementar, siendo el más apropiado un RTOS (Sistema Operativo de Tiempo Real) del cual existen diferentes ofertas en el mercado.

Hardware

El tipo de hardware que utiliza la electrónica portátil, específicamente los vestibles y médicos, debe ser congruente con su tamaño. Regularmente se hace uso de sistemas con formatos de 8 bits como microcontroladores (MCUs) que además posean frecuencias menores a 25 MHz con memoria de 8K. Estas características representan casi un estándar en el tipo de hardware utilizado en la integración de dispositivos portátiles como monitores de glucosa o presión arterial, incluso en aparatos como smartwatch. Un ejemplo de relojes inteligentes que utilizan hardware con estas características es el Pebble Watch, que posee un procesador ARM Cortex M3 y características técnicas antes mencionadas.

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SoC
SoC para wearable

Para otros dispositivos con mayores funciones existe hardware más robusto como Sistemas en Chip (SoC) con frecuencias de cientos de MHz y memorias internas con Mb. También hay sistemas híbridos con procesadores y DSPs cuya arquitectura está virtualizada en numerosos núcleos (multicore). No debemos olvidar que otro de los elementos importantes de estos sistemas es la interface gráfica de usuario (GUI) y su capacidad de conectividad a Internet o Nube de Cómputo.

Sistemas operativos

Para la electrónica vestible (wearable) existen algunos tipos de sistemas operativos y van desde los que son confeccionados por ingenieros diseñadores hasta los más robustos que son comercializados por grandes fabricantes.

En el caso de los etiquetados con ‘opensource’ o también denominados Sistemas Operativos de Propósito General (GPOS) tales como Linux o Android poseen pros y contras. Entre los beneficios de estos se encuentra una gama por demás amplia de funciones y aplicaciones que enriquecen los dispositivos, pero en términos técnicos regularmente consumen grandes recursos de memoria para ejecutar paquetes informáticos que realmente no se necesitan en el momento.

Pebble Watch
Pebble Watch con hardware y software optimizado
Dispositivos vestibles
Todos los dispositivos vestibles o ‘wearable’ necesitan optimización, que pueden hallar en sistemas operativos de tiempo real

Por otro lado, el Sistema Operativo de Tiempo Real (RTOS) es un elemento que cada vez captura a más adeptos en la industria, ya que es una muy buena opción para acondicionar los modernos dispositivos como los médicos, otorgándoles flexibilidad y escalabilidad tecnológica. Además un RTOS requiere menor ‘footprint’ en las placas base, ya que cuenta con un kernel determinístico y por consiguiente necesita un pequeño espacio de memoria.

Entre los fabricantes de herramientas para diseño electrónico (EDA por sus siglas en inglés) que ofrecen RTOS para electrónica vestible y médicos portátiles, está Mentor Graphics, compañía que ha sometido sus plataformas de desarrollo a diferentes adecuaciones técnicas para expandir sus capacidades.

El RTOS Nucleus permite la combinación de diferentes tecnologías como procesadores y arquitecturas para diseñar un SoC robusto con capacidades multi funcionales.

El RTOS para dispositivos médicos y electrónica vestible resulta una excelente opción para esta clase de tecnología principalmente por que cumple con los requerimientos de consumo de energía y espacio, dos elementos primordiales altamente demandados en el diseño de dispositivos portátiles para los segmentos vestibles y médico.

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