La graveco de fiziologiaj esencaj signoj kiel indikiloj de homa sano estas longe komprenita de medicinaj profesiuloj, sed la nuna COVID-19-pandemio ankaŭ altigis publikan konscion pri ĝia graveco.
Bedaŭrinde, plej multaj homoj, kiuj trovas sin sub kontinua monitorado de esenca signoj, eble jam estas en klinika medio, kie ili estas traktataj por akra malsano. kuracado uzos kontinuan kaj malproksiman monitoradon de esenca signoj kiel ilon por identigi eblajn indikilojn de malsano-komenco, permesante al klinikistoj interveni en la evoluo de severa malsano.La plej frua ŝanco antaŭe.
Oni antaŭvidas, ke la kreskanta integriĝo de klinikaj gradaj sensiloj eventuale ebligos la disvolviĝon de foruzeblaj, porteblaj esencaj signoj sanflaketoj, kiuj povas esti regule forigitaj kaj anstataŭigitaj, kiel kontaktlensoj.
Dum multaj sanaj kaj taŭgecaj vestaĵoj inkluzivas mezurajn kapablojn de esencaj signoj, la integreco de iliaj legaĵoj povas esti pridubita pro kelkaj kialoj, inkluzive de la kvalito de la uzataj sensiloj (la plej multaj ne estas klinika grado), kie ili estas instalitaj, kaj kie la sensiloj. la kvalito de.Fizika kontakto dum portado.
Dum ĉi tiuj aparatoj taŭgas por la deziro de ne-sanaj profesiuloj por hazarda memobservado uzante oportunan kaj komfortan porteblan aparaton, ili ne taŭgas por trejnitaj medicinaj profesiuloj por taŭge taksi individuan sanon kaj fari informitajn diagnozojn.
Aliflanke, aparatoj nuntempe uzataj por provizi klinik-gradajn esencajn observaĵojn dum pli longaj intervaloj povas esti volumenaj kaj malkomfortaj, kaj havas diversajn gradojn de porteblo. En ĉi tiu dezajna solvo, ni revizias la klinikan signifon de kvar mezuritaj esencaj signoj - sango. oksigensaturiĝo (SpO2), korfrekvenco (HR), elektrokardiogramo (EKG), kaj spirafrekvenco (RR)—kaj konsideru provizi klinikan Plejbone Sensilo-Tipo - Legadoj por ĉiu grado.
Sanga oksigensaturiĝo-niveloj en sanaj individuoj estas kutime ĉirkaŭ 95-100%. Tamen, SpO2-nivelo de 93% aŭ pli malalta povas indiki ke individuo spertas spiran aflikton - kiel oftan simptomon en pacientoj kun COVID-19 - farante ĝin grava esenca signo por regula monitorado de medicinaj profesiuloj.Fotopletismografio (PPG) estas optika mezurtekniko, kiu uzas multoblajn LED-elsendilojn por lumigi sangajn glasojn sub la surfaco de la haŭto kaj fotodiodricevilon por detekti la reflektitan lumsignalon por kalkuli SpO2.Dum ĝi fariĝis Komuna trajto de multaj pojn-portitaj vestaĵoj, la PPG-lumsignalo estas sentema al interfero de moviĝaj artefaktoj kaj pasemaj ŝanĝoj en ĉirkaŭa lumigado, kiuj povas konduki al malveraj valoroj, kio signifas, ke ĉi tiuj aparatoj ne disponigas klinikajn mezurojn. En klinika medio. , SpO2 estas mezurita per fingroportita pulsoksimetro (Figuro 2), kutime kontinue alkroĉita al la fingro de senmova paciento. Dum baterio-funkciigitaj porteblaj versioj ekzistas, ili estas nur taŭgaj por fari intermitajn mezuradojn.
Sana korfrekvenco (HR) estas ĝenerale konsiderata kiel en la intervalo de 60-100 batoj je minuto, tamen, la tempointervalo inter individuaj korbatoj ne estas konstanta. Komune nomata korfrekvenco (HRV), tio signifas, ke la korfrekvenco estas mezumo mezurita dum pluraj korbatcikloj. En sanaj individuoj, la korfrekvenco kaj pulsfrekvenco estas preskaŭ la samaj, ĉar kun ĉiu kuntiriĝo de la kormuskolo, sango estas pumpita tra la korpo. Tamen, iuj gravaj kormalsanoj povas kaŭzi koraj kaj pulsaj ritmoj diferencas.
Ekzemple, en aritmioj kiel ekzemple atria fibrilado (Afib), ne ĉiu muskola kuntiriĝo en la koro pumpas sangon tra la korpo - anstataŭe, sango akumuliĝas en la kameroj de la koro mem, kio povas esti vivminaca. Atria fibrilado povas esti malfacila. detekti ĉar ĝi foje okazas intermite kaj nur por mallongaj mallongaj intervaloj.
Laŭ la Monda Organizo pri Sano, Afib kaŭzas unu el kvar batoj ĉe homoj pli ol 40-jaraj, fakto kiu pruvas la gravecon povi detekti kaj trakti la malsanon. Ĉar PPG-sensiloj faras optikajn mezuradojn sub la sama supozo kiel HR kaj pulsfrekvenco, ili ne povas esti fidindaj por detekti AF. Ĉi tio postulas kontinuajn registradojn de la elektra aktiveco de la koro -- grafika reprezentado de la elektraj signaloj de la koro nomataj elektrokardiogramo (EKG) -- dum longaj intervaloj.
Holter-ekranoj estas la plej oftaj klinikaj gradaj porteblaj aparatoj uzataj por ĉi tiu celo. Dum ili uzas malpli da elektrodoj ol senmovaj ECG-ekranoj uzataj en klinikaj agordoj, ili povas esti dikaj kaj malkomfortaj por porti, precipe dum dormado.
12-20 spiroj je minuto estas la atendata spirfrekvenco (RR) por la plej multaj sanaj individuoj. RR-indico super 30 spiroj je minuto povas esti indikilo de spira aflikto pro febro aŭ aliaj kaŭzoj. Dum iuj porteblaj aparatoj solvoj uzas akcelometron aŭ PPG. teknologio por konkludi RR, klinik-gradaj RR-mezuradoj estas faritaj uzante informojn enhavitajn en la ECG-signalo aŭ uzante bioimpedancan (BioZ) sensilon kiu uzas du sensilojn por karakterizi La elektran impedancon de la haŭto.Unu aŭ pli da elektrodoj alfiksitaj al la korpo de la paciento.
Dum FDA-malbarita ECG-funkcio estas havebla en iuj altkvalitaj sano kaj taŭgeco-porteblaj, bioimpedanca sentado estas trajto kiu ne estas tipe havebla ĉar ĝi postulas la inkludon de aparta BioZ-sensilo IC. Krom RR, la BioZ-sensilo subtenas Bioelektran. Impedancia Analizo (BIA) kaj Bioelektra Impedance Spectroscopy (BIS), kiuj ambaŭ estas uzataj por mezuri la komponajn nivelojn de korpa muskolo, graso kaj akvo. La BioZ-sensilo ankaŭ subtenas impedan elektrokardiografion (ICG) kaj estas uzata por mezuri galvanan haŭtan respondon ( GSR), kiu povas esti utila indikilo de streso.
Figuro 1 montras funkcian blokodiagramon de klinika grado esenca signoj AFE IC kiu integras la funkciecon de tri apartaj sensiloj (PPG, ECG kaj BioZ) en ununuran pakaĵon.
Figuro 1 MAX86178 ultra-malalta potenco, 3-en-1 klinikaj gradaj esencaj signoj AFE (Fonto: Analogaj Aparatoj)
Ĝia duobla-kanala PPG-optika datuma akirsistemo subtenas ĝis 6 LED-ojn kaj 4 fotodiod-enigojn, kun la LED-oj programeblaj per du alt-kurantaj, 8-bitaj LED-ŝoforoj. La ricevvojo havas du malaltbruajn, alt-rezoluciajn legokanalojn, ĉiu inkluzive de sendependaj 20-bitaj ADC-oj kaj ĉirkaŭluma nuliga cirkulado, provizante pli ol 90dB de ĉirkaŭa malakcepto ĉe 120Hz. La SNR de la PPG-kanalo estas same alta kiel 113dB, subtenante SpO2-mezuradon de nur 16µA.
La EKG-kanalo estas kompleta signala ĉeno, kiu provizas ĉiujn ĉefajn funkciojn necesajn por kolekti altkvalitajn EKG-datumojn, kiel flekseblan gajnon, kritikan filtradon, malaltan bruon, altan enigan impedancon kaj multoblajn plumbiajn opciojn.Pliaj funkcioj kiel rapida reakiro. , AC kaj DC plumbodetekto, ultra-malalta potenco plumbodetekto kaj dekstra kruro stirado ebligas fortikan operacion en postulemaj aplikoj kiel pojno-portitaj aparatoj kun sekaj elektrodoj.La analoga signala ĉeno veturas 18-bit sigma-delta ADC kun larĝa gamo. de uzant-elekteblaj produktaĵaj specimenaj indicoj.
BioZ-ricevkanaloj havas EMI-filtradon kaj ampleksan kalibradon. BioZ-ricevkanaloj ankaŭ havas altan enigan impedancon, malaltan bruon, programeblan gajnon, malalt-pasajn kaj altajn filtrilopciojn kaj alt-rezoluciajn ADC-ojn. Estas pluraj reĝimoj por generi enigajn stimulojn: ekvilibra kvadratonda fonto/sinkfluo, sinusonda kurento, kaj sinusonda kaj kvadrata ondo-tensio-stimulado. Vario da stimulaj amplitudoj kaj frekvencoj estas haveblaj.Ĝi ankaŭ subtenas BIA, BIS, ICG kaj GSR-aplikojn.
FIFO-tempdatumoj permesas al ĉiuj tri sensilkanaloj esti sinkronigitaj. Loĝita en 7 x 7 49-bumpa obla-nivela pakaĵo (WLP), la AFE IC mezuras nur 2.6mm x 2.8mm, igante ĝin ideala por dezajno kiel klinika grado. portebla brusta diakilo (Figuro 2).
Figuro 2 Brusta diakilo kun du malsekaj elektrodoj, subtenante BIA kaj kontinuan RR/ICG, ECG, SpO2 AFE (Fonto: Analogaj Aparatoj)
Figuro 3 ilustras kiel ĉi tiu AFE povas esti desegnita kiel pojno-portita portebla por provizi laŭpeta BIA kaj ECG kun kontinua HR, SpO2 kaj EDA/GSR.
Figuro 3: Pojno-portita aparato kun kvar sekaj elektrodoj, apogante BIA kaj ECG, kun kontinua HR, SpO2 kaj GSR AFE (Fonto: Analogaj Aparatoj)
SpO2, HR, ECG kaj RR estas gravaj mezuradoj de esencaj signoj uzataj de sanprofesiuloj por diagnozaj celoj. Kontinua monitorado de esencaj signoj uzante wearables estos ŝlosila komponanto de estontaj sanmodeloj, antaŭdirante malsanon antaŭ ol simptomoj aperos.
Multaj el la nuntempe haveblaj esencaj signoj monitoroj produktas mezuradojn kiuj ne povas esti uzataj de sanprofesiuloj ĉar la sensiloj kiujn ili uzas ne estas klinika grado, dum aliaj simple ne havas la kapablon precize mezuri RR ĉar ili ne inkluzivas BioZ-sensilojn.
En ĉi tiu dezajnsolvo, ni montras IC kiu integras tri klinik-gradajn sensilojn - PPG, ECG, kaj BioZ en ununuran pakaĵon kaj montras kiel ĝi povas esti desegnita en bruston kaj pojnajn porteblajn vestaĵojn, por mezuri SpO2, HR, ECG kaj RR. , dum ankaŭ provizante aliajn utilajn san-rilatajn funkciojn, inkluzive de BIA, BIS, GSR kaj ICG. Krom esti uzata en klinik-gradaj vestaĵoj, la IC estas ideala por integriĝo en inteligentajn vestojn por provizi la tipon de informoj, kiuj altnivelas. agadoj atletoj bezonas.
Andrew Burt estas Administra Komerca Direktisto, Industria kaj Sanservo Komerca Unuo, Analog Devices
Afiŝtempo: Aŭg-05-2022