Vernetzung für den Patienten

Geräte werden intelligenter, wenn man ihnen die Fähigkeit zum Datenaustausch verleiht. Das Hinzufügen von Intelligenz zu bestehenden Geräten hat mehrere Aspekte, zu denen die Fähigkeit zum Erfassen, Auswerten und Weiterleiten von Daten gehört.

An dieser Stelle kommt nun ein neuer Begriff ins Spiel: der Senstroller, also eine Kombination aus Sensor und Mikrocontroller. Ein Senstroller ist somit ein Baustein, der Daten aus seiner Umgebung einholen und auf der Basis bestimmter Parameter Entscheidungen treffen kann. Nimmt man jetzt noch die Konnektivität hinzu, wird deutlich, dass diese Fähigkeit auch auf solche Daten ausgeweitet wird, die von anderen Senstrollern an beliebigen anderen Orten erfasst wurden.

Heutzutage sind integrierte Schaltungen realisierbar, die bei einer Kantenlänge von nur 1,0 mm einen Sensor, einen Mikrocontroller und drahtlose Konnektivität enthalten. In naher Zukunft werden diese Bausteine Einzug in die Telemedizin halten, etwa wenn ein Patient mit chronischer Herzschwäche zuhause selbstständig verschiedene Werte wie Pulsschlag, Gewicht und Blutdruck messen und über einen Nano- Computer die Daten direkt an eine Zentrale übermitteln kann. Je nach Bedarf kann über ein mehrstufiges Notfallsystem der Notarzt alarmiert werden.

Einige Hersteller, darunter Freescale Semiconductor und ARM als zwei Vorreiter der Mikrocontroller-Technologie, erwarten eine Einteilung der Internet-of-Everything (IoE)-Geräte in zwei Kategorien, nämlich in steuerungsorientierte und datenorientierte Geräte. Datenorientierte Geräte werden für das „Data Mining“, also das Schürfen in Datenbeständen eingesetzt werden. Dazu gehört das Aufspüren von Verhaltensmustern oder das Vorausberechnen bestimmter Zuständen, beispielsweise von Verkehrsstaus. Steuerungsorientierte Geräte werden etwas nutzen, was Freescale als „Track, Command, Control and Route“ (TCC&R) bezeichnet.

Die Patientenüberwachung wäre eine mögliche Applikation für IoE-Anwendungen der ersten Art: Der Patient trägt einen Sensor am Körper, der Parameter wie Körpertemperatur, Blutdruck und andere Vitaldaten überwacht. Diese Daten könnten dann an eine Applikation in der Cloud überspielt werden, die daraus wiederum Erkenntnisse über die Verfassung des Patienten zieht und im Notfall einen Mediziner alarmiert.

Als Besonderheit des Medizintechnik-Markts werden die Verarbeitungsanforderungen ein Spektrum abdecken, das von sehr hoher Performance für bildgebende Medizintechnik bis zu sehr geringer Verlustleistung, wie für oral aufnehmbare Sensoren, reichen wird – mit allen Abstufungen dazwischen. Kein anderer vertikaler Sektor wird derart unterschiedliche Anforderungen an Geräte zum Anschluss an das IoE stellen.

Ein Beispiel dafür, wie sich die Halbleiterhersteller diesem im Entstehen begriffenen Markt stellen, sind die Prozessoren der Quark-Familie von Intel. Diese sind für das Internet-of-Things (IoT) vorgesehen und weisen zugunsten geringerer Leistungsaufnahme Abstriche an der Grafikverarbeitung auf, halten sich aber an den x86-Befehlssatz. Wettbewerb kommt in dieser Hinsicht von ARM-basierten Bausteinen, wie sie beispielsweise von Freescale, STMicroelectronics, Texas Instruments und anderen Unternehmen entwickelt werden. Ungeachtet der großen Verbreitung der ARM-Architektur bei den Halbleiteranbietern muss Intel jedoch die kohärentere IoT-Strategie bescheinigt werden. Diese entspringt der Kombination der Intel-eigenen Prozessoren mit dem erst vor kurzer Zeit aufgekauften Embedded-Software-Spezialisten Wind River und McAfee, einem Experten für Internet-Sicherheit. Gemeinsam versprechen diese Produkte und Services die Bereitstellung einer überzeugenden Plattform für OEMs, die IoE-Applikationen auf schlüsselfertiger Hardware wie dem Computer-On-Module (COM) entwickeln.

Das Conga-QA3 mit dem Intel Atom Prozessor basiert auf dem Q-seven-Modulstandard und ist für die Intel Gateway Solutions für das IoT zertifiziert. Es ist ein gutes Beispiel dafür, wie die Kombination zuverlässiger Hardware mit einem konsistenten Softwarepaket eine Vertrauensbasis für die Entwicklung sicherer IoT-Anwendungen schafft. Durch das Bundling einer Basisplatine, auf der sich ein TPM-Chip (Trusted Platform Module) befindet, hilft Congatec sicherzustellen, dass Applikationen mit einem Maximum an Datensicherheit verarbeitet werden können. Große Halbleiterunternehmen und auch Systemintegratoren arbeiten inzwischen aktiv an der Entwicklung von Gateway-Lösungen für das IoT. In einer vernetzten Infrastruktur existieren diese Gateways bereits, doch im IoE werden sie eine andere Funktion haben. Sie werden hier als Schnittstelle zu einem breiteren Spektrum von Geräten – nämlich den Senstrollern – benötigt, die von unterschiedlichen Anbietern kommen, verschiedene Protokolle unterstützen und verschiedenartige Dienste bereitstellen. Diese Vielfalt an Knoten wird nach einem Gateway verlangen, das für mehrere Interfaces geeignet ist, die unter Umständen nicht unter den ‚traditionellen‘ Internet-Protokollen laufen, gleichwohl aber nach hoher Dienstqualität verlangen.

Es ist allgemein bekannt, dass nicht nur die Zahl der Menschen wächst, sondern dass diese Menschen außerdem immer länger leben. Die höhere Lebenserwartung wird in Zukunft wohl immer mehr von der Healthcare-Technologie abhängen. Wahrscheinlich werden die Menschen vermehrt Präventivmaßnahmen anwenden, um ihre Gesundheit länger zu erhalten. Schon jetzt existiert ein großer Markt für Produkte, mit denen beispielsweise ehrgeizige Sportler ihren Trainingsfortschritt überwachen und aufzeichnen können. Diese Technik lässt sich auf normale Alltags-Aktivitäten übertragen, damit unser allgemeines Wohlbefinden permanent gemessen und überwacht werden kann. Wir können davon ausgehen, dass über das Body Area Network hinaus weitere, gewissermaßen „intimere“ Sensoren zu unserem täglichen Tagesablauf gehören werden. Eines Tages könnte die Badezimmerwaage überflüssig werden, wenn stattdessen implantierbare Sensoren ein Auge auf unser Gewicht haben und uns selbständig über bedeutsame Änderungen informieren.

Zeljko Loncaric Congatec, Deggendorf