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Sicher vernetzte Medizingeräte – Utopie oder Realität?

| Autor/ Redakteur: Autor | Martin Danzer / Kathrin Schäfer

Intelligente und vernetzte Medizingeräte sind einer der Hauptanwendungsbereiche für das Internet der Dinge. Während das Grundgerüst dafür – das nternet – bereits vorhanden ist, bedarf es neuer und verbesserter Netzwerk-Topologien, die Qualität und Zuverlässigkeit gewährleisten.

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Vor-zertifizierte Hardware-Plattform für eine Intel-Gateway-Lösung: Das Conga-QA3 Q-Seven-Modul, das in den modularen QSys Embedded-PCs verwendet wird, ist heute bereits auf dem Markt verfügbar.
Vor-zertifizierte Hardware-Plattform für eine Intel-Gateway-Lösung: Das Conga-QA3 Q-Seven-Modul, das in den modularen QSys Embedded-PCs verwendet wird, ist heute bereits auf dem Markt verfügbar.
( Bild: Congatec )

Angesichts einer in den Industrieländern stark alternden und wachsenden Bevölkerung steigen die Kosten für die Gesundheitsversorgung rasant, aber durch den Einsatz von intelligenten Geräten lassen sich diese Herausforderungen sehr viel effizienter angehen. Das Internet der Dinge ist deshalb zweifellos stark auf dem Vormarsch.

So laufen bereits etliche Studien, bei denen intelligente Geräte über sichere Infrastrukturen miteinander verbunden und zur Überwachung einer Reihe von Krankheitsbedingungen eingesetzt werden. Vor allem in kleineren Sensoranwendungen wie bei der Körpertemperatur- und Pulsfrequenzmessung nehmen diese Möglichkeiten zu. Und auch in größeren Geräten wie Computertomographen, Röntgen- oder Ultraschallgeräten werden Bildaufnahmen besser eingebunden. Anhand der bislang erstellten Berichte kann der Arzt dann eine Fernbehandlung in die Wege leiten. Letztlich werden solche Versuche zu einer breiten Einführung von vernetzten medizinischen Geräten führen. Aber was hat es für Auswirkungen, wenn so viele Daten über unterschiedliche Netzwerke ausgetauscht werden, und wie lässt sich die Sicherheit unter diesen Umständen aufrechterhalten?

Konnektivität und Sicherheit bereitstellen

Die Entwicklung sicherer Gateways wird derzeit als die sinnvollste und tragfähigste Lösung für die Verwaltung der enormen Anzahl von IoT-Verbindungen auf lokaler Ebene angesehen. Sie können sowohl die nötige Konnektivität und Sicherheit als auch die Gerätemanagementdienste in Netzwerken bereitstellen, an die eine ständig neue Auswahl an Geräten über wechselnde Verbindungen und Protokolle angeschlossen wird. Viele OEMs arbeiten bereits an eigenen Gateway-Versionen, was zwangsläufig zu mehr Vielfalt führen wird, aber es wird der Markt sein, der letztendlich über die Kernfunktionen Konnektivität, Sicherheit und Verwaltung bestimmt.

Auf Systemebene können diese drei Kernfunktionen als modular betrachtet werden; ein Gateway führt die drei Elemente in irgendeiner Form erfolgreich zusammen. In dem Bestreben, ihren Entwicklungsaufwand und die Markteinführungszeit zu verkürzen, bewerten und validieren viele OEMs derzeit Komponenten, die diese Schlüsselfunktionen bieten. Die zugrunde liegenden Technologien existieren, zumindest einzeln, und können daher in geeigneter Form kombiniert werden, um die schnelle Entwicklung von Gateways zu ermöglichen. Wenn dabei die Modularität der Funktionen erhalten bleibt, sind OEMs in der Lage, diese Flexibilität an ihre Endkunden weiterzugeben.

Drahtlose Low-Power-Geräte auf Sensorbasis

Jede Lösung für ein flexibles Gateway-Design muss eine fast unbegrenzte Auswahl an Vernetzungstechnologien unterstützen. Dazu gehören unter anderem drahtlose Verbindungen wie Zig-Bee, Bluetooth und Wi-Fi sowie verkabelte serielle, USB- und Ethernet-Schnittstellen. Bei der überwiegenden Anzahl von persönlichen Gesundheitsgeräten, beispielsweise zur Überwachung chronischer Erkrankungen, werden drahtlose Low-Power-Geräte auf Sensorbasis zum Einsatz kommen. Da sie überall und jederzeit getragen werden, müssen sie klein, unauffällig und idealerweise kabellos sein. Und weil sie über einen langen Zeitraum getragen werden, müssen sie auch noch energieeffizient sein – was bei der drahtlosen Vernetzung nicht unbedingt vorausgesetzt werden kann.

Während beim Internet der Dinge enorme Fortschritte im Bereich des drahtlosen low-power Computing gemacht werden, gelten für die neuen Lösungen stets Einschränkungen in Bezug auf die Distanz; das heißt, die Geräte müssen in unmittelbarer Nähe zu einem Gateway bleiben. Daher spielt die Einführung von persönlichen Gateways eine große Rolle; diese müssen sowohl energie- als auch platzsparend angelegt sein. Modulare Lösungen sollten daher auf der neuesten Computer-on-Module-Technologie basieren. Wer Intel-Prozessoren verwendet, kann die zugehörige Gateway-Lösung für das Internet der Dinge gleich mit nutzen. Hier verbindet Intel die Technologie seiner Tochtergesellschaften Wind River und McAfee, um eine ganzheitliche Lösung aus einer Hand zu liefern.

Ein wichtiger Vorteil einer Komplettlösung aus einer Hand ist, dass alle Aspekte des Gateway garantiert und nahtlos zusammenarbeiten. Das Intel-IoT-Gateway umfaßt die Wind River Intelligent Device Platform XT mit Linux-Betriebssystem, vor-validierten Software-Stacks, Hardwaretreibern sowie passenden Bibliotheken und Tools. Die wichtigsten Systemelemente, einschließlich Verwaltung, sind in die Software implementiert, während McAfee Embedded Control für die Sicherheit sorgt und Features wie dynamisches Application Whitelisting und Change Control bietet. Die komplette Lösung wird am Ende von Intel validiert, einschließlich der gesamten Hard- und Firmware. Vor-zertifizierte Hardware-Plattformen für die Intel-Gateway-Lösung sind bereits auf dem Markt, wie das Conga-QA3 Q-Seven-Modul von Congatec, das in den modularen QSys Embedded-PCs verwendet wird.

Der Schlüssel zum Erfolg des Internets der Dinge liegt in der Verbindung von Flexibilität und Sicherheit, zwei scheinbar widersprüchliche Aspekte, die es zu vereinen gilt. In medizinischen Anwendungen ist das Bedürfnis nach Sicherheit zwar oft besonders hoch, andererseits kommen die Vorteile einer vernetzten Gesellschaft gerade in diesem Bereich zum Tragen. Die Einführung einer modularen, standardisierten Gateway-Lösung, die ein hohes Maß an Flexibilität bietet und dadurch der Innovation keine Einschränkungen auferlegt, stellt einen Durchbruch dar.

Autor: Martin Danzer ist Produktmanager bei Congatec in Deggendorf.

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