Ang importansya sa physiological vital signs isip timailhan sa kahimsog sa tawo dugay nang nasabtan sa mga medikal nga propesyonal, apan ang kasamtangang COVID-19 nga pandemya nagpataas usab sa kahibalo sa publiko sa kahinungdanon niini.
Ikasubo, kadaghanan sa mga tawo nga nakit-an ang ilang kaugalingon nga nagpailalom sa padayon nga pag-monitor sa vital sign mahimo na sa usa ka klinikal nga kahimtang diin sila gitambalan alang sa grabe nga sakit. Ang pag-atiman sa panglawas mogamit sa padayon ug hilit nga pagmonitor sa vital sign isip usa ka himan sa pag-ila sa mga potensyal nga timailhan sa pagsugod sa sakit, nga nagtugot sa mga clinician nga mangilabot sa pag-uswag sa grabe nga sakit.Ang labing una nga higayon kaniadto.
Gipanglantawan nga ang nagkadaghang integrasyon sa clinical-grade sensors sa kadugayan makahimo sa pagpalambo sa disposable, wearable vital signs nga mga tambal sa panglawas nga mahimong regular nga ilabay ug pulihan, sama sa mga contact lens.
Samtang daghang mga gamit sa kahimsog ug kahimsog naglakip sa mga katakus sa pagsukod sa hinungdanon nga mga timailhan, ang integridad sa ilang mga pagbasa mahimong kwestyonon tungod sa daghang mga hinungdan, lakip ang kalidad sa mga sensor nga gigamit (kadaghanan dili klinikal nga grado), kung diin sila na-install, ug kung diin ang mga sensor. ang kalidad sa.Pisikal nga kontak samtang nagsul-ob.
Samtang kini nga mga himan igo alang sa tinguha sa dili mga propesyonal sa panglawas alang sa kaswal nga pag-obserbar sa kaugalingon gamit ang usa ka kombenyente ug komportable nga masul-ob nga himan, kini dili angay alang sa nabansay nga mga medikal nga propesyonal aron sa husto nga pagtimbang-timbang sa indibidwal nga panglawas ug paghimo sa nahibal-an nga mga pagdayagnos.
Sa laing bahin, ang mga himan nga gigamit karon sa paghatag og clinical-grade nga vital sign nga mga obserbasyon sa mas taas nga agwat sa panahon mahimong dako ug dili komportable, ug adunay lain-laing ang-ang sa portability.Niining disenyo nga solusyon, atong girepaso ang clinical significance sa upat ka vital sign measurements—dugo. oxygen saturation (SpO2), heart rate (HR), electrocardiogram (ECG), ug respiration rate (RR)—ug ikonsiderar ang paghatag og clinical Best Sensor Type - Mga Pagbasa alang sa matag grado.
Ang lebel sa saturation sa oxygen sa dugo sa himsog nga mga indibidwal kasagaran mga 95-100%.Bisan pa, ang lebel sa SpO2 nga 93% o mas ubos mahimong magpakita nga ang usa ka indibidwal nakasinati og respiratory distress—sama sa kasagarang sintomas sa mga pasyente nga adunay COVID-19—nga naghimo niini nga usa ka importante nga importante nga ilhanan alang sa regular nga pagmonitor sa medikal nga mga propesyonal.Photoplethysmography (PPG) mao ang usa ka optical nga pamaagi sa pagsukod nga naggamit sa daghang mga LED emitters sa pagdan-ag sa dugo sa ilalum sa nawong sa panit ug sa usa ka photodiode receiver sa pag-ila sa gipakita nga kahayag signal sa kuwentahon SpO2.Samtang kini nahimong usa ka komon nga bahin sa daghang mga gamit nga gisul-ob sa pulso, ang signal sa kahayag sa PPG dali nga makabalda gikan sa mga artifact sa paglihok ug lumalabay nga mga pagbag-o sa ambient nga suga, nga mahimong mosangpot sa sayup nga mga pagbasa, nga nagpasabot nga kini nga mga himan wala maghatag og mga pagsukod sa klinikal nga grado .Sa usa ka clinical setting , Ang SpO2 gisukod gamit ang finger-worn pulse oximeter (Figure 2), kasagaran padayon nga gilakip sa tudlo sa usa ka stationary nga pasyente.Samtang ang battery powered portable nga mga bersyon anaa, kini angayan lamang sa paghimo sa intermittent measurements.
Ang usa ka himsog nga rate sa kasingkasing (HR) sa kasagaran giisip nga naa sa gilay-on nga 60-100 nga mga beats matag minuto, bisan pa, ang agwat sa oras tali sa indibidwal nga mga pagpitik sa kasingkasing dili kanunay. Ang rate sa kasingkasing usa ka kasagaran nga gisukod sa daghang mga siklo sa pagpitik sa kasingkasing. Sa himsog nga mga indibidwal, ang rate sa kasingkasing ug rate sa pulso halos parehas, tungod kay sa matag pagkubkob sa kaunoran sa kasingkasing, ang dugo gibomba sa tibuuk nga lawas. magkalainlain ang rate sa kasingkasing ug pulso.
Pananglitan, sa mga arrhythmias sama sa atrial fibrillation (Afib), dili tanang muscle contraction sa kasingkasing mobomba og dugo sa tibuok lawas - hinuon, ang dugo mag-ipon sa mga chamber sa kasingkasing mismo, nga mahimong mahulga sa kinabuhi .Ang atrial fibrillation mahimong lisud aron mahibal-an tungod kay kini usahay mahitabo nga panagsa ug alang lamang sa mubo nga mubo nga mga agwat.
Sumala sa World Health Organization, ang Afib maoy hinungdan sa usa sa upat ka mga stroke sa mga tawo nga sobra sa edad nga 40, usa ka kamatuoran nga nagpakita sa kamahinungdanon nga makahimo sa pag-ila ug pagtambal sa sakit. Tungod kay ang PPG sensors naghimo sa optical measurements ubos sa sama nga pangagpas sama sa HR ug pulse rate, dili sila masaligan sa pag-detect sa AF. Nagkinahanglan kini og padayon nga pagrekord sa electrical activity sa kasingkasing -- usa ka graphical nga representasyon sa electrical signal sa kasingkasing nga gitawag og electrocardiogram (ECG) -- sa taas nga mga agwat sa panahon.
Ang mga monitor sa Holter mao ang labing kasagaran nga mga gamit nga madaladala nga grado sa klinika nga gigamit alang niini nga katuyoan.Samtang naggamit sila og gamay nga mga electrodes kaysa sa mga static nga monitor sa ECG nga gigamit sa mga setting sa klinika, mahimo kini nga dako ug dili komportable nga isul-ob, labi na samtang natulog.
Ang 12-20 ka gininhawa kada minuto mao ang gipaabot nga respiratory rate (RR) alang sa kadaghanang himsog nga mga indibidwal. Ang RR rate nga labaw sa 30 ka gininhawa kada minuto mahimong timailhan sa respiratory distress tungod sa hilanat o uban pang mga hinungdan. Samtang ang pipila ka mga solusyon sa masul-ob nga device naggamit sa accelerometer o PPG teknolohiya sa pag-infer sa RR, ang clinical-grade RR nga mga pagsukod gihimo gamit ang impormasyon nga anaa sa ECG signal o gamit ang bioimpedance (BioZ) sensor nga naggamit ug duha ka sensor aron mahulagway Ang electrical impedance sa panit.Usa o daghan pa nga mga electrodes nga gitaod sa lawas sa pasyente.
Samtang ang FDA-cleared ECG functionality anaa sa pipila ka high-end health ug fitness wearables, ang bioimpedance sensing usa ka feature nga dili kasagarang magamit tungod kay kini nagkinahanglan sa paglakip sa usa ka bulag nga BioZ sensor IC. Dugang pa sa RR, ang BioZ sensor nagsuporta sa Bioelectrical Impedance Analysis (BIA) ug Bioelectrical Impedance Spectroscopy (BIS), nga ang duha gigamit sa pagsukod sa komposisyon nga lebel sa kaunuran sa lawas, tambok ug tubig. Ang BioZ sensor nagsuporta usab sa impedance electrocardiography (ICG) ug gigamit sa pagsukod sa galvanic nga tubag sa panit ( GSR), nga mahimong mapuslanon nga timailhan sa tensiyon.
Ang Figure 1 nagpakita sa usa ka functional block diagram sa usa ka clinical-grade vital signs AFE IC nga nag-integrate sa functionality sa tulo ka separado nga sensors (PPG, ECG, ug BioZ) ngadto sa usa ka package.
Figure 1 MAX86178 ultra-low-power, 3-in-1 clinical-grade vital signs AFE (Source: Analog Devices)
Ang dual-channel nga PPG optical data acquisition system nagsuporta hangtod sa 6 LEDs ug 4 photodiode inputs, uban ang mga LED nga maprograma pinaagi sa duha ka high-current, 8-bit LED drivers.Ang makadawat nga agianan adunay duha ka low-noise, high-resolution readout channels, ang matag usa naglakip sa independente nga 20-bit ADCs ug ambient light cancellation circuitry, nga naghatag og labaw sa 90dB nga ambient rejection sa 120Hz.
Ang channel sa ECG usa ka kompleto nga kadena sa signal nga naghatag sa tanan nga mga importanteng bahin nga gikinahanglan aron makolekta ang taas nga kalidad nga datos sa ECG, sama sa flexible gain, kritikal nga pagsala, ubos nga kasaba, taas nga input impedance, ug daghang mga kapilian sa lead bias.Dugang nga mga bahin sama sa paspas nga pagkaayo , AC ug DC lead detection, ultra-low power lead detection ug right leg drive makahimo sa lig-on nga operasyon sa nangayo nga mga aplikasyon sama sa pulso nga gisul-ob nga mga himan nga adunay uga nga electrodes. Ang analog signal chain nagmaneho sa 18-bit sigma-delta ADC nga adunay lapad sa mapili-gamiton nga output sample rates.
Ang BioZ nakadawat og mga channel adunay bahin sa EMI nga pagsala ug halapad nga pag-calibrate.Ang BioZ nakadawat og mga channel usab adunay taas nga input impedance, ubos nga kasaba, programmable gain, low-pass ug high-pass nga mga opsyon sa filter, ug mga high-resolution nga ADC. balanse nga square wave source/sink current, sine wave current, ug sine wave ug square wave voltage stimulation.A variety of stimulation amplitudes and frequency are available.It also supports BIA, BIS, ICG and GSR applications.
Ang datos sa timing sa FIFO nagtugot sa tanang tulo ka mga channel sa sensor nga ma-synchronize. Gibutang sa usa ka 7 x 7 49-bump wafer-level package (WLP), ang AFE IC nagsukod lamang sa 2.6mm x 2.8mm, nga naghimo niini nga sulundon alang sa disenyo isip clinical-grade masul-ob nga patch sa dughan (Figure 2).
Figure 2 Chest patch nga adunay duha ka basa nga electrodes, nagsuporta sa BIA ug padayon nga RR/ICG, ECG, SpO2 AFE (Source: Analog Devices)
Ang Figure 3 nag-ilustrar kung giunsa kini nga AFE mahimong gidisenyo ingon usa ka sinul-ob nga pulso nga masul-ob aron mahatagan ang on-demand nga BIA ug ECG nga adunay padayon nga HR, SpO2, ug EDA/GSR.
Figure 3: Wrist-worn device nga adunay upat ka dry electrodes, nagsuporta sa BIA ug ECG, nga adunay padayon nga HR, SpO2, ug GSR AFE (Source: Analog Devices)
Ang SpO2, HR, ECG ug RR importante nga mga sukod sa vital sign nga gigamit sa mga propesyonal sa healthcare alang sa diagnostic purposes.
Daghan sa kasamtangan nga anaa nga importante nga mga timailhan nga monitor naghimo og mga sukod nga dili magamit sa mga propesyonal sa pag-atiman sa panglawas tungod kay ang mga sensor nga ilang gigamit dili clinical grade, samtang ang uban wala'y katakus sa tukma nga pagsukod sa RR tungod kay wala kini naglakip sa mga sensor sa BioZ.
Sa kini nga solusyon sa disenyo, gipakita namon ang usa ka IC nga nag-integrate sa tulo ka mga sensor nga grado sa klinika - PPG, ECG, ug BioZ sa usa ka pakete ug gipakita kung giunsa kini mahimo nga gidisenyo sa mga gamit sa dughan ug pulso, aron masukod ang SpO2, HR, ECG, ug RR , samtang naghatag usab sa uban pang mapuslanon nga mga gimbuhaton nga may kalabotan sa kahimsog, lakip ang BIA, BIS, GSR, ug ICG. gikinahanglan sa mga atleta sa pasundayag.
Si Andrew Burt mao ang Executive Business Manager, Industrial ug Healthcare Business Unit, Analog Devices
Oras sa pag-post: Aug-05-2022