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Möglichkeiten mit Bluetooth Low Energy im Gesundheitswesen

u-blox_NINA-B1

Obwohl die Menschen den menschlichen Körper und Geist intuitiv als etwas anderes sehen als die kalten Maschinen der Wissenschaft und Technik, war die Gesundheitsindustrie schon immer ein Vorreiter bei der Anwendung der neuen Technologien – von den ersten chirurgischen Werkzeugen und Prothesen bis hin zu neueren Innovationen wie MRT‑Scans, Herzschrittmachern und Überwachungsgeräten in Form von Wearables.

Dieser Trend der schnellen Übernahme von Technologien setzt sich fort. Durch die Kombination der extremen Miniaturisierung, die durch die Halbleiterfertigung ermöglicht wird, mit Fortschritten in komplementären Bereichen wie hochentwickelten Materialien und Batterien können wir nun leistungsstarke Technologien nahezu überall einsetzen, wo wir das wollen. Medizinische Geräte, die früher verkabelt waren, können nun portabel oder sogar als Wearables tragbar gemacht werden. Das ermöglicht neue Anwendungsbereiche. Das letzte Glied, das sie alle nahtlos miteinander verbindet und das Ganze grösser macht als die Summe seiner Teile, lautet „Wireless“.

Was wir gerade beschrieben haben, hat sich IoT (Internet of Things) auf die Fahnen geschrieben. IoT macht das Gesundheitswesen netzwerkfähig und schafft völlig neue Anwendungen für Diagnose- und Überwachungsgeräte in Gesundheitseinrichtungen sowie neue Möglichkeiten für die Pflege im häuslichen Umfeld.  

Es gibt zahlreiche Wireless‑Protokolle, die um eine Position im IoT‑Markt rangeln. Jede Technologie bietet unterschiedliche Stärken in einer Reihe von kritischen Anforderungen: Bandbreite, Reichweite und Stromverbrauch. Während im Gesundheitswesen mehrere verschiedene Wireless‑Protokolle eine Rolle spielen können, scheint Bluetooth für den sehr breiten Einsatz in medizinischen Anwendungen perfekt, da es sich um eine äusserst ausgereifte und robuste Wireless‑Technologie handelt.

Es ist wichtig zu wissen, dass Funktionen wie niedriger Stromverbrauch, Robustheit (Frequency Hopping), niedrige Kosten und weit verbreitete Technologieverfügbarkeit (grosses Ökosystem) in einem medizinischen IoT‑Szenario wirklich ihre Vorteile entfalten. Bluetooth Low Energy (BLE) ergänzt die Wireless‑Technologien mit grösserer Reichweite und nutzt das verfügbare Frequenzspektrum optimal für Anwendungen, die keine erhöhte Reichweite benötigen. Es ist ideal, da es mobil und robust ist und ein etabliertes Ökosystem in Standard‑Mobilgeräten hat.

Einsatzmöglichkeiten:
Die medizinische Versorgung ist kostspielig und beruht oft auf teuren, hochmodernen Geräten und Einrichtungen sowie hochqualifiziertem Personal. Durch effizientere Nutzung dieser personellen und materiellen Ressourcen im Gesundheitswesen sind deutliche Kosteneinsparungen möglich, insbesondere durch die Reduzierung der Ausgaben für Routineaufgaben. Bluetooth Low Energy ist dabei eine nützliche Technologie. Betrachten wir einige mögliche Anwendungen.

Vernetzte Gesundheit zuhause

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IoT ermöglicht enorme Einsparungen, Effizienzsteigerungen und Verbesserungen des Patientenkomforts, indem es wichtige Bereiche der Patientenversorgung aus den Krankenstationen in die eigenen vier Wände verlagert. Eine Überwachung des Gesundheitszustands von Patienten, wo immer sie sich aufhalten, wird möglich. Überwachungsgeräte wie medizinische Waagen, Herzfrequenzmesser und Blutdruckmessgeräte können den Gesundheitszustand verfolgen und Patienten, Familien und Pflegepersonal auf Veränderungen der Vitalparameter oder nicht eingenommene Medikamente hinweisen.
 
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Die energiesparenden, robusten und benutzerfreundlichen Eigenschaften von Bluetooth Low Energy sind ideal für die Verbindung mehrerer Überwachungsgeräte mit einem lokalen Hub (z. B. Smartphones), der mit Hilfe von Kommunikationstechnologien mit grösserer Reichweite Daten sicher über das Internet zur Analyse durch Pflegekräfte sendet. Diese Geräte können möglicherweise jahrelang mit einer einzigen, winzigen Batterie betrieben werden. Für eine einfache Handhabung unterstützt einige Bluetooth Low Energy‑Hardware, wie z. B. das Modul NINA‑B1 von u‑blox, eine optionale zeitsparende Kopplungsmethode, das sog. Out‑Of‑Band‑Pairing (OOB), bei dem die beiden Geräte nur nahe zusammengebracht werden müssen, um eine automatische sichere Kopplung zu erreichen.

Vernetzte Medikamentengabe

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Krankenhauspatienten sind oft an mehrere medizinische Geräte angeschlossen. Wenn keine Kabel mehr erforderlich sind, so bedeutet das enorme Vorteile, es spart dem Personal Zeit, reduziert das Fehlerrisiko und ist bequemer für die Patienten. EKG‑Monitore (Elektrokardiographie)und Blutdrucksensoren können Vitaldaten drahtlos an die zentralen Überwachungssysteme des Krankenhauses übertragen.

In einer typischen Krankenhausanwendung verwendet eine Krankenschwester einen leichten Handscanner, um den Handgelenk‑Strichcode eines Patienten zu scannen. Der Scanner kontaktiert über Bluetooth die Infusionspumpe des Patienten, um ihn zu identifizieren. Unter Aufsicht des zentralen Überwachungssystems des Krankenhauses, durch die Eingaben von Wearable‑Monitoren am Patienten und andere Sicherheitsvorkehrungen kann die Infusionspumpe dem Patienten dann die richtigen Flüssigkeiten und zeitgesteuerten Medikamente verabreichen.

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Vernetzter Bestand

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Eine weitere interessante Anwendung ist die Überwachung einer Blutbank in Echtzeit. Blut muss innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs gelagert werden, sonst ist es möglicherweise nicht mehr für die Verwendung geeignet. Jeder Blutbeutel ist mit einem winzigen, wiederverwendbaren Tracer versehen, der die Temperatur über ein Bluetooth Low Energy‑Modul verfolgt. Der Sensor verbringt den grössten Teil seiner Lebensdauer damit, im Schlafmodus ruhig im Regal zu liegen, ist aber so programmiert, dass er aufwacht, wenn er Bewegungen erkennt. Er meldet die korrekte Lagerung des Blutes über eine LED und zeigt sein Vorhandensein über Bluetooth Low Energy an. Er sendet dann die gesammelten protokollierten Temperaturen an ein Smartphone oder ein Bluetooth‑Gateway. Eine massgeschneiderte App kann die verbleibende Lagerzeit für das Blut aus den im Sensor gespeicherten protokollierten Temperaturen berechnen. Bluetooth Low Energy ist ideal geeignet für diesen Anwendungsfall, da es von Smartphones und Tablets unterstützt wird und eine zuverlässige Wireless‑Konnektivität mit geringstem Stromverbrauch bietet. Ausserdem kann Bluetooth Low Energy verwendet werden, um zu verfolgen, wo die Blutbeutel gelagert werden.
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Ähnliche Anwendungsfälle sind auch bei anderen Bestandsanwendungen denkbar, die andere Bestände, Geräte und Personal tracken.

Vernetzte Überwachung
Während Rettungssanitäter einen Patienten in einem Krankenwagen auf dem Weg ins Krankenhaus behandeln, kann der Defibrillator mit Bluetooth Low Energy Echtzeit‑Informationen über den Zustand des Patienten an ein Gateway im Fahrzeug senden. Diese Daten werden automatisch an den Cloud‑Service des Defibrillatorherstellers übertragen. Krankenhäuser können diesen Service abonnieren, um bei der Ankunft des Patienten in der Notaufnahme besser vorbereitet zu sein. Natürlich kann ein ähnlicher Prozess der Echtzeit‑Informationserfassung auch bei anderen Geräten in Krankenwagen verwendet werden.

Implementierung von Bluetooth Low Energy im Gesundheitswesen
Bei u‑blox verfügen wir über jahrelange Erfahrung mit Bluetooth, so dass wir mit Überzeugung sagen können, dass die NINA‑B1 Serie von dedizierten, Standalone Bluetooth Low Energy‑Modulen eine eingehendere Prüfung wert ist, wenn Sie medizinische Anwendungen und Geräte entwickeln. Das ist unabhängig davon, ob diese nur gelegentlich eine Verbindung benötigen oder Teil eines aktiven Netzwerks bzw. eines Systems im IoT‑Stil sind. Die Module ermöglichen ein Gerät mit kleinem Formfaktor und reaktionsschneller, leistungsstarker Hardware sowie einer offenen CPU‑Architektur. Die offene Umgebung erleichtert die Entwicklung vernetzter IoT‑Produkte und die Verbindung mit Sensoren. Das u‑blox Modul kann auch als Host‑Controller genutzt werden. Im Gegensatz zu Hybridgeräten ist NINA‑B1 auf Bluetooth Low Energy ausgelegt, um sicherzustellen, dass es das Beste aus der Spezifikation herausholt, ohne Platz und Energie zu verschwenden.

u‑blox Module sind „medical ready“, d. h. jedes Modul wurde im Rahmen eines Structured Product Life Cycle Process (PLCP) entwickelt, getestet, um jahrelangen Feldbetrieb zu simulieren und Fehlermechanismen zu identifizieren. Sie werden in einer vollautomatischen Einrichtung hergestellt, in der jedes Modul getestet und abgestimmt wird, um die Null‑Fehler‑Strategie von u‑blox und vollständige Rückverfolgbarkeit zu unterstützen. Die Module sind zudem alle für eine Reihe von Ländern zertifiziert, so dass die Hersteller von Endprodukten diese Zertifizierung nicht mehr einholen müssen.

Erfahren Sie mehr in unserem Whitepaper Einsatzfälle und behördliche Genehmigungen für medizinische Wireless‑Geräte