Mae gweithwyr meddygol proffesiynol wedi deall pwysigrwydd arwyddion hanfodol ffisiolegol fel dangosyddion iechyd dynol ers amser maith, ond mae'r pandemig COVID-19 presennol hefyd wedi codi ymwybyddiaeth y cyhoedd o'i bwysigrwydd.
Yn anffodus, mae'n bosibl bod y rhan fwyaf o bobl sy'n cael eu hunain yn cael eu monitro arwyddion hanfodol parhaus eisoes mewn lleoliad clinigol lle maent yn cael eu trin ar gyfer salwch acíwt. Bydd gofal iechyd yn defnyddio monitro arwyddion hanfodol parhaus ac o bell fel arf i nodi dangosyddion posibl o glefyd yn dechrau, gan ganiatáu i glinigwyr ymyrryd yn natblygiad afiechyd difrifol.Y cyfle cynharaf o'r blaen.
Rhagwelir y bydd integreiddio cynyddol synwyryddion gradd glinigol yn y pen draw yn galluogi datblygu clytiau iechyd arwyddion hollbwysig y gellir eu gwisgo, y gellir eu gwaredu'n rheolaidd a'u disodli, megis lensys cyffwrdd.
Er bod llawer o bethau gwisgadwy iechyd a ffitrwydd yn cynnwys galluoedd mesur arwyddion hanfodol, gellir amau cywirdeb eu darlleniadau am nifer o resymau, gan gynnwys ansawdd y synwyryddion a ddefnyddir (nid yw'r rhan fwyaf yn radd glinigol), ble maent wedi'u gosod, a lle mae'r synwyryddion y cyswllt ansawdd of.Physical tra'n gwisgo.
Er bod y dyfeisiau hyn yn ddigonol ar gyfer awydd gweithwyr proffesiynol nad ydynt yn ymwneud ag iechyd am hunan-arsylwi achlysurol gan ddefnyddio dyfais gwisgadwy gyfleus a chyfforddus, nid ydynt yn addas i weithwyr meddygol proffesiynol hyfforddedig asesu iechyd unigol yn iawn a gwneud diagnosis gwybodus.
Ar y llaw arall, gall dyfeisiau a ddefnyddir ar hyn o bryd i ddarparu arsylwadau arwyddion hanfodol gradd glinigol dros gyfnodau hwy o amser fod yn swmpus ac yn anghyfforddus, ac mae ganddynt raddau amrywiol o hygludedd. Yn yr ateb dylunio hwn, rydym yn adolygu arwyddocâd clinigol pedwar mesuriad arwydd hanfodol - gwaed dirlawnder ocsigen (SpO2), cyfradd curiad y galon (HR), electrocardiogram (ECG), a chyfradd resbiradaeth (RR) - ac ystyried darparu Math Synhwyrydd Gorau clinigol - Darlleniadau ar gyfer pob gradd.
Mae lefelau dirlawnder ocsigen gwaed mewn unigolion iach fel arfer tua 95-100%. Fodd bynnag, gall lefel SpO2 o 93% neu is ddangos bod unigolyn yn profi trallod anadlol - fel symptom cyffredin mewn cleifion â COVID-19 - gan ei wneud yn arwydd hanfodol bwysig ar gyfer monitro rheolaidd gan weithwyr proffesiynol meddygol. Mae Photoplethysmography (PPG) yn dechneg fesur optegol sy'n defnyddio allyrwyr LED lluosog i oleuo pibellau gwaed o dan wyneb y croen a derbynnydd ffotodiode i ganfod y signal golau adlewyrchiedig i gyfrifo SpO2.While mae wedi dod nodwedd gyffredin o lawer o offer gwisgadwy arddwrn, mae'r signal golau PPG yn agored i ymyrraeth gan arteffactau mudiant a newidiadau dros dro mewn goleuadau amgylchynol, a all arwain at ddarlleniadau ffug, sy'n golygu nad yw'r dyfeisiau hyn yn darparu mesuriadau gradd glinigol. Mewn lleoliad clinigol , Mae SpO2 yn cael ei fesur gan ddefnyddio ocsimedr pwls wedi'i wisgo â bys (Ffigur 2), fel arfer ynghlwm yn barhaus â bysedd claf llonydd. Er bod fersiynau cludadwy wedi'u pweru gan fatri yn bodoli, dim ond ar gyfer gwneud mesuriadau ysbeidiol y maent yn addas.
Yn gyffredinol, ystyrir bod cyfradd curiad calon iach (AD) yn yr ystod o 60-100 curiad y funud, fodd bynnag, nid yw'r cyfnod amser rhwng curiadau calon unigol yn gyson. Mae cyfradd curiad y galon yn gyfartaledd sy'n cael ei fesur dros nifer o gylchredau curiad y galon. cyfraddau curiad y galon a'r galon i amrywio.
Er enghraifft, mewn arhythmia fel ffibriliad atrïaidd (Afib), nid yw pob cyfangiad cyhyr yn y galon yn pwmpio gwaed trwy'r corff - yn lle hynny, mae gwaed yn cronni yn siambrau'r galon ei hun, a all fod yn fygythiad bywyd. Gall ffibriliad atrïaidd fod yn anodd i ganfod oherwydd ei fod weithiau'n digwydd yn ysbeidiol a dim ond am gyfnodau byr byr.
Yn ôl Sefydliad Iechyd y Byd, mae Afib yn achosi un o bob pedwar strôc mewn pobl dros 40 oed, ffaith sy'n dangos pwysigrwydd gallu canfod a thrin y clefyd. Gan fod synwyryddion PPG yn gwneud mesuriadau optegol o dan yr un dybiaeth ag AD a cyfradd curiad y galon, ni ellir dibynnu arnynt i ganfod AF. Mae hyn yn gofyn am gofnodion parhaus o weithgarwch trydanol y galon - cynrychiolaeth graffigol o signalau trydanol y galon a elwir yn electrocardiogram (ECG) -- dros gyfnodau hir o amser.
Monitors Holter yw'r dyfeisiau cludadwy gradd clinigol mwyaf cyffredin a ddefnyddir at y diben hwn. Er eu bod yn defnyddio llai o electrodau na monitorau ECG statig a ddefnyddir mewn lleoliadau clinigol, gallant fod yn swmpus ac yn anghyfforddus i'w gwisgo, yn enwedig wrth gysgu.
12-20 anadl y funud yw'r gyfradd resbiradol ddisgwyliedig (RR) ar gyfer y rhan fwyaf o unigolion iach. Gall cyfradd AP dros 30 anadl y funud fod yn ddangosydd o drallod anadlol oherwydd twymyn neu achosion eraill. Tra bod rhai datrysiadau dyfais gwisgadwy yn defnyddio cyflymromedr neu PPG technoleg i gasglu RR, mae mesuriadau RR gradd glinigol yn cael eu perfformio gan ddefnyddio gwybodaeth sydd wedi'i chynnwys yn y signal ECG neu ddefnyddio synhwyrydd bio-rwystro (BioZ) sy'n defnyddio dau synhwyrydd i nodweddu rhwystriant trydanol y croen. Un neu fwy o electrodau sydd ynghlwm wrth gorff y claf.
Er bod ymarferoldeb ECG a gliriwyd gan FDA ar gael mewn rhai gwisgadwy iechyd a ffitrwydd pen uchel, mae synhwyro bio-rwystro yn nodwedd nad yw ar gael yn nodweddiadol oherwydd ei fod yn gofyn am gynnwys synhwyrydd BioZ IC ar wahân. Yn ogystal ag RR, mae'r synhwyrydd BioZ yn cefnogi Bioelectrical Dadansoddi Rhwystrau (BIA) a Sbectrosgopeg Rhwystr Biodrydanol (BIS), a ddefnyddir ill dau i fesur lefelau cyfansoddiadol cyhyrau'r corff, braster a dŵr. Mae'r synhwyrydd BioZ hefyd yn cefnogi electrocardiograffeg rhwystriant (ICG) ac fe'i defnyddir i fesur ymateb croen galfanig. GSR), a all fod yn ddangosydd defnyddiol o straen.
Mae Ffigur 1 yn dangos diagram bloc swyddogaethol o arwyddion hanfodol gradd glinigol AFE IC sy'n integreiddio ymarferoldeb tri synhwyrydd ar wahân (PPG, ECG, a BioZ) mewn un pecyn.
Ffigur 1 MAX86178 Arwyddion hanfodol lefel glinigol pŵer isel iawn, 3-mewn-1 AFE (Ffynhonnell: Dyfeisiau Analog)
Mae ei system caffael data optegol PPG sianel ddeuol yn cefnogi hyd at 6 LED a 4 mewnbwn ffotodiode, gyda'r LEDs yn rhaglenadwy trwy ddau yrrwyr LED 8-did uchel-gyfredol. Mae gan lwybr derbyn dwy sianel darlleniad sŵn isel, cydraniad uchel, pob un yn cynnwys ADCs 20-did annibynnol a chylchedwaith canslo golau amgylchynol, gan ddarparu dros 90dB o wrthod amgylchynol yn 120Hz.Mae SNR y sianel PPG mor uchel â 113dB, gan gefnogi mesuriad SpO2 o ddim ond 16µA.
Mae'r sianel ECG yn gadwyn signal gyflawn sy'n darparu'r holl nodweddion allweddol sydd eu hangen i gasglu data ECG o ansawdd uchel, megis cynnydd hyblyg, hidlo critigol, sŵn isel, rhwystriant mewnbwn uchel, a dewisiadau gogwydd plwm lluosog. Nodweddion ychwanegol megis adferiad cyflym , canfod plwm AC a DC, canfod plwm pŵer uwch-isel a gyriant coes dde yn galluogi gweithrediad cadarn mewn cymwysiadau heriol megis dyfeisiau a wisgir arddwrn gyda chadwyn signal analog electrodes.The sych yn gyrru ADC sigma-delta 18-did gydag ystod eang cyfraddau sampl allbwn y gellir eu dewis gan ddefnyddwyr.
Mae sianeli derbyn BioZ yn cynnwys hidlo EMI a graddnodi helaeth. Mae sianeli derbyn BioZ hefyd yn cynnwys rhwystriant mewnbwn uchel, sŵn isel, enillion rhaglenadwy, opsiynau hidlo pas isel a phas uchel, ac ADCs cydraniad uchel. Mae sawl dull ar gyfer cynhyrchu ysgogiadau mewnbwn: ffynhonnell tonnau sgwâr cytbwys / cerrynt sinc, cerrynt tonnau sin, ac ysgogiad foltedd ton sin a thon sgwâr. Mae amrywiaeth o osgledau ac amlderau symbyliad ar gael.
Mae data amseru FIFO yn caniatáu cydamseru pob un o'r tair sianel synhwyrydd. Wedi'i leoli mewn pecyn lefel wafferi 7 x 7 49-bump (WLP), mae'r AFE IC yn mesur dim ond 2.6mm x 2.8mm, gan ei wneud yn ddelfrydol ar gyfer dylunio fel gradd glinigol clwt gwisgadwy ar y frest (Ffigur 2).
Ffigur 2 Clytiau cist gyda dau electrod gwlyb, yn cefnogi BIA ac RR / ICG parhaus, ECG, SpO2 AFE (Ffynhonnell: Dyfeisiau Analog)
Mae Ffigur 3 yn dangos sut y gellir dylunio'r AFE hwn fel gwisg a wisgir arddwrn i ddarparu BIA ac ECG ar-alw gydag AD parhaus, SpO2, ac EDA/GSR.
Ffigur 3: Dyfais a wisgir ar yr arddwrn gyda phedwar electrod sych, yn cefnogi BIA ac ECG, gydag HR parhaus, SpO2, a GSR AFE (Ffynhonnell: Dyfeisiau Analog)
Mae SpO2, HR, ECG ac RR yn fesuriadau arwyddion hanfodol pwysig a ddefnyddir gan weithwyr gofal iechyd proffesiynol at ddibenion diagnostig. Bydd monitro arwyddion hanfodol parhaus gan ddefnyddio offer gwisgadwy yn elfen allweddol o fodelau gofal iechyd y dyfodol, gan ragfynegi afiechyd cyn i'r symptomau ymddangos.
Mae llawer o'r monitorau arwyddion hanfodol sydd ar gael ar hyn o bryd yn cynhyrchu mesuriadau na all gweithwyr gofal iechyd proffesiynol eu defnyddio oherwydd nad yw'r synwyryddion a ddefnyddiant yn rhai clinigol, tra nad oes gan eraill y gallu i fesur RR yn gywir oherwydd nad ydynt yn cynnwys synwyryddion BioZ.
Yn y datrysiad dylunio hwn, rydym yn dangos IC sy'n integreiddio tri synhwyrydd gradd glinigol - PPG, ECG, a BioZ mewn un pecyn ac yn dangos sut y gellir ei ddylunio i mewn i wisgoedd y frest a'r arddwrn, i fesur SpO2, HR, ECG, ac RR , tra hefyd yn darparu swyddogaethau defnyddiol eraill sy'n gysylltiedig ag iechyd, gan gynnwys BIA, BIS, GSR, ac ICG.Yn ogystal â chael ei ddefnyddio mewn gwisgadwy gradd glinigol, mae'r IC yn ddelfrydol ar gyfer integreiddio i ddillad smart i ddarparu'r math o wybodaeth sy'n uchel- perfformiad sydd ei angen ar athletwyr.
Andrew Burt yw Rheolwr Busnes Gweithredol, Uned Busnes Diwydiannol a Gofal Iechyd, Analog Devices
Amser postio: Awst-05-2022