L'impurtanza di i segni vitali fisiologichi cum'è indicatori di a salute umana hè stata longa da i prufessiunali medichi, ma l'attuale pandemia di COVID-19 hà ancu sensibilizatu u publicu di a so impurtanza.
Sfurtunatamente, a maiò parte di e persone chì si trovanu sottumessi à u monitoraghju di i segni vitali continuu pò esse digià in un ambiente clinicu induve sò trattati per a malatia aguda. L'assistenza sanitaria impiegarà u monitoraghju di i segni vitali cuntinuu è remoto cum'è strumentu per identificà indicatori potenziali di l'iniziu di a malatia, chì permette à i clinichi di intervene in u sviluppu di a malatia severa.A prima opportunità prima.
Hè previstu chì l'integrazione crescente di sensori di qualità clinica permetterà eventualmente u sviluppu di patch di salute di i segni vitali dispunibuli è purtati chì ponu esse eliminati regularmente è rimpiazzati, cum'è lenti di cuntattu.
Mentre chì parechji wearables di salute è fitness includenu capacità di misurazione di i segni vitali, l'integrità di e so letture pò esse interrugata per una quantità di motivi, cumprese a qualità di i sensori utilizati (a maiò parte ùn sò micca di qualità clinica), induve sò stallati, è induve i sensori. a qualità di.Contattu fisicu mentri purtava.
Mentre chì sti dispositi sò adattati per u desideriu di i prufessiunali non sanitari per l'auto-osservazione casuale chì utilizanu un dispositivu portabile cunvene è còmode, ùn sò micca adattati per i prufessiunali medichi furmati per valutà bè a salute individuale è fà diagnostichi infurmati.
Per d 'altra banda, i dispositi attualmente usati per furnisce l'osservazioni di i segni vitali di qualità clinica in intervalli di tempu più longu ponu esse voluminosi è scomodi, è anu varii gradi di portabilità. saturazione di l'ossigenu (SpO2), freccia cardiaca (HR), elettrocardiogramma (ECG) è freccia di respirazione (RR) - è cunsiderà furnisce u megliu Tipu di Sensore clinicu - Readings per ogni gradu.
I livelli di saturazione di l'ossigenu di sangue in l'individui sani sò generalmente intornu à 95-100%. Tuttavia, un livellu di SpO2 di 93% o più bassu pò indicà chì un individuu soffre di distress respiratoriu, cum'è un sintumu cumuni in i malati cù COVID-19, facendu un. Segnu vitale impurtante per u monitoraghju regulare da i prufessiunali medichi. Photoplethysmography (PPG) hè una tecnica di misurazione ottica chì usa parechje emissori LED per illuminà i vini sanguini sottu à a superficia di a pelle è un receptore di fotodiode per detectà u signale luminoso riflessu per calculà SpO2. Mentre hè diventatu. una caratteristica cumuna di parechji wearables purtati da u polso, u signale luminoso PPG hè suscettibile à l'interferenza da l'artefatti di u muvimentu è i cambiamenti transitori in l'illuminazione ambientale, chì ponu purtà à falsi letture, vale à dì chì sti dispusitivi ùn furnisce micca misurazioni di qualità clinica. , SpO2 hè misurata utilizendu un oximetru di u dita (Figura 2), di solitu attaccatu in permanenza à u dito di un paziente stazionariu. Mentre esistenu versioni portatili alimentati da batterie, sò solu adattati per fà misure intermittenti.
Una frequenza cardiaca sana (HR) hè generalmente cunsiderata cum'è in u intervalu di 60-100 battiti per minutu, in ogni modu, l'intervallu di tempu trà i battiti di u cori individuali ùn hè micca constantu. Comu cumunimenti chjamatu variabilità di a freccia cardiaca (HRV), questu significa chì A freccia di u cori hè una media misurata annantu à parechji cicli di battimentu di u core. In individui sani, a freccia di u core è a freccia di u pulsu sò quasi listessi, perchè cù ogni cuntrazzioni di u musculu di u core, u sangue hè pompatu in tuttu u corpu. a freccia di u core è u pulsu differisce.
Per esempiu, in arritmia cum'è a fibrillazione atriale (Afib), micca ogni cuntrazzioni musculare in u cori pompi u sangue in tuttu u corpu - invece, u sangue s'acumula in e camere di u cori stessu, chì pò esse periculosa per a vita. A fibrillazione atriale pò esse difficiule per detectà perchè qualchì volta si faci intermittenti è solu per brevi intervalli brevi.
Sicondu l'Organizazione Mondiale di a Salute, Afib provoca una in quattru colpi in e persone di più di 40 anni, un fattu chì dimostra l'impurtanza di pudè detectà è trattà a malatia. Siccomu i sensori PPG facenu misurazioni ottichi sottu a listessa supposizione cum'è HR è a freccia di u pulsu, ùn pò micca esse affidatu per detectà AF. Questu hè bisognu di registrazioni cuntinue di l'attività elettrica di u cori -- una rapprisintazioni gràfica di i signali elettrici di u cori chjamati un elettrocardiogramma (ECG) - in intervalli longu.
I monitors Holter sò i dispositi portatili di qualità clinica più cumuni utilizati per questu scopu. Mentre utilizanu menu elettrodi cà i monitors ECG statici utilizati in i paràmetri clinichi, ponu esse voluminosi è scomodi da portà, soprattuttu mentre dorme.
12-20 respirazioni per minutu hè a freccia di respirazione prevista (RR) per a maiò parte di l'individui sani. Una freccia di RR sopra 30 respirazioni per minutu pò esse un indicatore di distress respiratoriu per febbre o altre cause. tecnulugia per inferisce RR, e misurazioni RR di qualità clinica sò realizati cù l'infurmazioni cuntenuti in u signale ECG o cù un sensoru di bioimpedance (BioZ) chì usa dui sensori per caratterizà L'impedenza elettrica di a pelle.Unu o più elettrodi attaccati à u corpu di u paci.
Mentre chì a funziunalità ECG approvata da a FDA hè dispunibule in certi wearables di salute è fitness high-end, a sensazione di bioimpedenza hè una funzione chì ùn hè micca tipicamente dispunibule perchè richiede l'inclusione di un sensore BioZ separatu IC. In più di RR, u sensor BioZ supporta Bioelectrical. Analisi d'impedenza (BIA) è Spettroscopia d'impedenza bioelettrica (BIS), tramindui sò usati per misurà i livelli di cumpusizioni di u musculu di u corpu, grassu è acqua. U sensor BioZ sustene ancu l'elettrocardiografia di impedenza (ICG) è hè utilizatu per misurà a risposta galvanica di a pelle ( GSR), chì pò esse un indicatore utile di stress.
A Figura 1 mostra un diagramma di bloccu funziunale di un AFE IC di segni vitali di qualità clinica chì integra a funziunalità di trè sensori separati (PPG, ECG è BioZ) in un solu pacchettu.
Figura 1 MAX86178 segni vitali di qualità clinica 3-in-1 ultra-bassa potenza AFE (fonte: Analog Devices)
U so sistema di acquisizione di dati ottici PPG duale-canale supporta finu à 6 LED è 4 ingressi di fotodiodi, cù i LED programmabili attraversu dui driver LED di 8-bit d'alta corrente. ognunu includenu ADCs 20-bit indipendenti è circuiti di cancellazione di luce ambientale, chì furnisce più di 90dB di reiezione ambientale à 120Hz. U SNR di u canali PPG hè altu cum'è 113dB, supportendu a misurazione di SpO2 di solu 16µA.
U canali ECG hè una catena di signali cumpleta chì furnisce tutte e funzioni chjave necessarie per raccoglie dati ECG di alta qualità, cum'è guadagnu flessibile, filtru criticu, rumore bassu, alta impedenza di input, è parechje opzioni di bias di piombo. Funzioni supplementari cum'è ricuperazione rapida , a rilevazione di piombo AC è DC, a rilevazione di piombo di putenza ultra-bassa è l'accionamentu di a gamba destra permettenu un funziunamentu robustu in applicazioni esigenti, cum'è i dispositi purtati à u polsu cù elettrodi secchi. A catena di segnali analogici conduce un ADC sigma-delta 18-bit cun una larga gamma. di tassi di campionamentu di output selezziunati da l'utilizatori.
I canali di ricezione BioZ presentanu filtru EMI è calibrazione estensiva. I canali di ricezione BioZ presentanu ancu una alta impedenza di input, un rumore bassu, un guadagnu programabile, opzioni di filtru passa-bassu è passa-altu, è ADC d'alta risoluzione. equilibratu onda quadra surghjente / sink currenti, sinusoidale currenti, è sinusoidali è onda quadra volta voltage stimulation.A varietà di stimulation amplitudes è frequencies sò available.It sustegnu dinù BIA, BIS, ICG è GSR appiicazioni.
I dati di timing FIFO permettenu à tutti i trè canali di sensori per esse sincronizzati. Alloghjatu in un pacchettu 7 x 7 49-bump wafer-level package (WLP), l'AFE IC misura solu 2.6mm x 2.8mm, facendu ideale per u disignu cum'è un gradu clinicu. patch petto portabile (Figura 2).
Figura 2 Patch thoracicu cù dui elettrodi umidi, chì supportanu BIA è RR/ICG continuu, ECG, SpO2 AFE (Source: Analog Devices)
A figura 3 illustra cumu questu AFE pò esse cuncepitu cum'è un wearable purtatu à u polsu per furnisce BIA è ECG à dumanda cù HR, SpO2 è EDA/GSR continui.
Figura 3: Dispositivu purtatu à u polsu cù quattru elettrodi secchi, chì supportanu BIA è ECG, cù HR continuu, SpO2 è GSR AFE (Source: Analog Devices)
SpO2, HR, ECG è RR sò misure impurtanti di i segni vitali utilizati da i prufessiunali di a salute per scopi diagnostichi. U monitoraghju di i segni vitali continuu cù wearables serà un cumpunente chjave di i futuri mudelli di salute, predichendu l'iniziu di a malatia prima chì i sintomi appariscenu.
Parechje di i monitori di i segni vitali attualmente dispunibuli pruducenu misurazioni chì ùn ponu micca esse aduprate da i prufessiunali di a salute perchè i sensori chì utilizanu ùn sò micca di qualità clinica, mentri àutri simpricimenti ùn anu micca a capacità di misurà precisamente RR perchè ùn includenu micca sensori BioZ.
In questa soluzione di cuncepimentu, dimustramu un IC chì integra trè sensori di qualità clinica - PPG, ECG è BioZ in un solu pacchettu è mostranu cumu pò esse cuncepitu in u pettu è u polsu, per misurà SpO2, HR, ECG è RR. , mentri ancu furnisce altre funzioni utili di salute, cumprese BIA, BIS, GSR, è ICG. In più di esse usatu in wearables di qualità clinica, l'IC hè ideale per integrazione in vestiti intelligenti per furnisce u tipu d'infurmazioni chì high- l'atleti di performance anu bisognu.
Andrew Burt hè Executive Business Manager, Business Unit Industriale è Sanità, Analog Devices
Tempu di Postu: Aug-05-2022