Bizi-seinale fisiologikoek giza osasunaren adierazle gisa duten garrantzia aspalditik ulertzen dute medikuntzako profesionalek, baina egungo COVID-19 pandemiak publikoa ere bere garrantziaz sentsibilizatu du.
Zoritxarrez, bizi-seinaleen etengabeko kontrolpean aurkitzen diren pertsona gehienak gaixotasun akutuengatik tratatzen ari diren ingurune kliniko batean egon daitezke dagoeneko. osasun-zaintzak etengabeko eta urruneko bizi-seinaleen monitorizazioa erabiliko du gaixotasunaren agerpenaren adierazle potentzialak identifikatzeko tresna gisa, medikuei gaixotasun larriaren garapenean esku hartzeko aukera emanez.Aurretik aukerarik goiztiarrena.
Aurreikusten da maila klinikoko sentsoreen integrazio gero eta handiagoak, azkenean, erabili eta eramangarriak diren bizi-seinaleen osasun adabakiak garatzea ahalbidetuko duela, aldizka bota eta ordezkatu daitezkeen, adibidez, ukipen lenteak.
Osasun- eta fitness-eramangarri askok bizi-seinaleak neurtzeko gaitasunak dituzten arren, haien irakurketen osotasuna zalantzan jar daiteke hainbat arrazoirengatik, besteak beste, erabilitako sentsoreen kalitatea (gehienak ez dira maila klinikoa), non instalatzen diren eta sentsoreak. kalitatearen.Kontaktu fisikoa janztean.
Gailu hauek osasuntsuak ez diren profesionalek gailu eramangarri eroso eta eroso bat erabiliz bere burua behatzeko nahi dutenerako egokiak diren arren, ez dira egokiak prestatutako medikuntzako profesionalentzat banakako osasuna behar bezala ebaluatzeko eta diagnostiko informatuak egiteko.
Bestalde, gaur egun maila klinikoko bizi-seinaleen behaketak denbora-tarte luzeagoetan emateko erabiltzen diren gailuak handiak eta deserosoak izan daitezke eta eramangarritasun-maila desberdinak izan ditzakete. Diseinu-soluzio honetan, lau bizi-seinaleen neurketen garrantzia klinikoa berrikusten dugu: odola. oxigeno-saturazioa (SpO2), bihotz-maiztasuna (HR), elektrokardiograma (ECG) eta arnasketa-maiztasuna (RR), eta kontuan hartu sentsore mota onena klinikoa ematea - Gradu bakoitzeko irakurketak.
Pertsona osasuntsuetan odol-oxigenoaren saturazio-mailak %95-100 ingurukoak izan ohi dira. Hala ere, %93ko SpO2 mailak edo baxuago batek esan dezake gizabanako batek arnas-urritasuna jasaten duela (adibidez, COVID-19 duten pazienteen sintoma ohikoa), eta horrek eragin dezake. Medikuntzako profesionalek erregularki kontrolatzeko bizi-seinale garrantzitsua. Fotopletismografia (PPG) neurketa optikoko teknika bat da, eta LED igorle anitz erabiltzen ditu azalaren azpian dauden odol-hodiak argitzeko eta fotodiodo-hargailu bat islatutako argi-seinalea detektatzeko SpO2 kalkulatzeko. Bihurtu den bitartean. Eskumuturrean jantzitako jantzi askoren ezaugarri arrunta da, PPG argi-seinalea mugimendu-artefaktuek eta giro-argiaren aldaketa iragankorrek interferentziak jasan ditzakete, eta horrek irakurketa faltsuak sor ditzake, hau da, gailu hauek ez dituzte maila klinikoko neurketak ematen. Ingurune klinikoan , SpO2 hatzekin gastatutako pultsu-oximetro baten bidez neurtzen da (2. irudia), normalean geldirik dagoen pazientearen hatzarekin etengabe lotuta. Bateriaren bertsio eramangarriak dauden bitartean, aldizkako neurketak egiteko bakarrik egokiak dira.
Bihotz-taupadak (HR) osasuntsu bat minutuko 60-100 taupada bitartekoa dela uste da, hala ere, bihotz-taupaden arteko denbora-tartea ez da konstantea. Bihotz-taupaden aldakortasuna (HRV) deritzo normalean; horrek esan nahi du bihotz-taupada hainbat ziklotan neurtzen den batez besteko bat da. Pertsona osasuntsuetan, bihotz-taupadak eta taupadak ia berdinak dira, bihotz-muskuluaren uzkurdura bakoitzarekin odola gorputz osoan zehar ponpatzen delako. Hala ere, bihotz-arazo larri batzuek eragin dezakete. bihotz- eta pultsu-maiztasunak desberdinak izatea.
Adibidez, fibrilazio aurikularra (Afib) bezalako arritmietan, bihotzeko muskulu-uzkurtze guztiek ez dute odola gorputz osoan ponpatzen; horren ordez, odola bihotzeko ganberetan metatzen da, eta horrek bizitza arriskuan jarri dezake. Fibrilazio aurikularra zaila izan daiteke. detektatzeko, batzuetan tarteka eta tarte laburretan bakarrik gertatzen delako.
Osasunaren Mundu Erakundearen arabera, Afibek 40 urtetik gorako pertsonei lau trazutik bat eragiten du, eta horrek erakusten du gaixotasuna detektatzeko eta tratatzeko gai izatearen garrantzia. pultsu-maiztasuna, ezin da fidatu AF detektatzeko. Honek bihotzaren jarduera elektrikoaren etengabeko grabazioak behar ditu -- elektrokardiograma (EKG) izeneko bihotzaren seinale elektrikoen irudikapen grafikoa -- denbora tarte luzeetan.
Holter monitoreak dira horretarako erabiltzen diren maila klinikoko gailu eramangarri ohikoenak. Ezarpen klinikoetan erabiltzen diren ECG monitore estatikoak baino elektrodo gutxiago erabiltzen dituzten arren, handiak eta deserosoak izan daitezke, batez ere lo egiten duten bitartean.
Minutu bakoitzeko 12-20 arnasaldi espero den arnas-maiztasuna (RR) da pertsona osasuntsu gehienentzat. Minutu bakoitzeko 30 arnasalditik gorako RR tasa sukarragatik edo beste arrazoi batzuengatik arnas estutasunaren adierazle izan daiteke. Eramangarri diren gailuen soluzio batzuek azelerometroa edo PPG erabiltzen duten bitartean. RR ondorioztatzeko teknologia, maila klinikoko RR neurketak EKG seinalean jasotako informazioa erabiliz edo bi sentsore erabiltzen dituen bioinpedantzia (BioZ) sentsore bat erabiliz egiten dira Larruazaleko inpedantzia elektrikoa ezaugarritzeko.Gaixoaren gorputzari atxikitako elektrodo bat edo gehiago.
FDAk garbitutako ECG funtzionaltasuna goi-mailako osasun- eta fitness-eramangarrietan erabilgarri dagoen arren, bioinpedantzia sentsazioa normalean erabilgarri ez dagoen ezaugarri bat da, BioZ sentsore IC bereizi bat sartzea eskatzen duelako. RRaz gain, BioZ sentsoreak Bioelektrikoa onartzen du. Inpedantziaren analisia (BIA) eta inpedantzia bioelektrikoaren espektroskopia (BIS), biak gorputzeko muskuluen, gantzaren eta uraren konposizio-mailak neurtzeko erabiltzen dira. BioZ sentsoreak inpedantzia elektrokardiografia (ICG) ere onartzen du eta azalaren erantzun galbanikoa neurtzeko erabiltzen da ( GSR), estresaren adierazle erabilgarria izan daitekeena.
1. irudiak hiru sentsore bereizten (PPG, ECG eta BioZ) funtzionaltasuna pakete bakarrean integratzen duen maila klinikoko bizi-seinaleen AFE IC baten bloke-diagrama erakusten du.
1. irudia MAX86178 potentzia oso baxua, 3-en-1 maila klinikoko bizi-seinaleak AFE (Iturria: Analog Devices)
Bere PPG kanal bikoitzeko datuak eskuratzeko sistemak 6 LED eta 4 fotodiodo sarrera onartzen ditu, LEDak korronte handiko eta 8 biteko LED kontrolatzaileen bidez programagarriak direlarik. Jasotzeko bideak zarata baxuko eta bereizmen handiko bi irakurketa kanal ditu. bakoitzak 20 biteko ADC independenteak eta giroko argia bertan behera uzteko zirkuituak barne, 120Hz-tan giro-erfusa 90 dB baino gehiago eskaintzen ditu. PPG kanalaren SNR 113 dB bezain altua da, SpO2 16µA soilik neurtzea onartzen duena.
ECG kanala seinale-kate oso bat da, kalitate handiko ECG datuak biltzeko beharrezkoak diren ezaugarri nagusi guztiak eskaintzen dituena, hala nola irabazi malgua, iragazketa kritikoa, zarata txikia, sarrerako inpedantzia handia eta berun-alborapen aukera anitz. Ezaugarri osagarriak, hala nola, berreskuratze azkarra. , AC eta DC berunak detektatzeak, potentzia oso baxuko berunak detektatzeak eta eskuineko hankako unitateak funtzionamendu sendoa ahalbidetzen dute aplikazio zorrotzetan, hala nola eskumuturrean jantzitako gailuak elektrodo lehorrak dituzten gailuetan. erabiltzaileak hauta daitezkeen irteerako lagin-tasa.
BioZ jasotzeko kanalek EMI iragazkia eta kalibrazio zabala dituzte. BioZ jasotzeko kanalek sarrerako inpedantzia handia, zarata txikia, irabazi programagarria, pasabide baxuko eta pasabide handiko iragazki aukerak eta bereizmen handiko ADCak ere baditu. Hainbat modu daude sarrerako estimuluak sortzeko: uhin karratu orekatuaren iturri/harregaiaren korrontea, uhin sinusoidalaren korrontea eta uhin sinusoidala eta uhin karratuaren tentsioaren estimulazioa. Estimulazio anplitude eta maiztasun ugari daude eskuragarri. BIA, BIS, ICG eta GSR aplikazioak ere onartzen ditu.
FIFO denboraren datuek hiru sentsore-kanalak sinkronizatzeko aukera ematen dute. 7 x 7 49-ko oblea-mailako pakete batean (WLP) kokatuta, AFE IC-k 2,6 mm x 2,8 mm baino ez ditu neurtzen, eta kalitate kliniko gisa diseinatzeko aproposa da. bularreko adabaki eramangarria (2. irudia).
2. irudia Bularreko adabakia bi elektrodo bustirekin, BIA eta RR/ICG, ECG, SpO2 AFE jarraitua onartzen duena (Iturria: Analog Devices)
3. irudiak AFE hau eskumuturreko jantzi gisa diseina daitekeen erakusten du, eskaeraren araberako BIA eta ECG HR, SpO2 eta EDA/GSR etengabe eskaintzeko.
3. Irudia: Eskumuturrean daraman gailua lau elektrodo lehorrekin, BIA eta ECG onartzen duena, HR, SpO2 eta GSR AFE etengabeekin (Iturria: Analog Devices)
SpO2, HR, ECG eta RR osasun-arloko profesionalek diagnostiko-helburuetarako erabiltzen dituzten bizi-seinaleen neurketa garrantzitsuak dira. Eramangarriak erabiliz, bizi-seinaleen etengabeko jarraipena izango da etorkizuneko osasun-ereduen funtsezko osagaia, gaixotasunaren hasiera aurreikusteko sintomak agertu aurretik.
Gaur egun dauden bizi-seinaleetako monitore askok osasun-profesionalek erabili ezin dituzten neurketak egiten dituzte, erabiltzen dituzten sentsoreak ez direlako kalifikazio klinikoa, eta beste batzuek, berriz, ez dute RR zehaztasunez neurtzeko gaitasunik, BioZ sentsorerik ez dutelako.
Diseinu-soluzio honetan, maila klinikoko hiru sentsore integratzen dituen IC bat erakusten dugu: PPG, ECG eta BioZ pakete bakarrean eta bularrean eta eskumuturrean eramangarrietan nola diseinatu daitekeen erakusten dugu, SpO2, HR, ECG eta RR neurtzeko. , osasunarekin lotutako beste funtzio erabilgarriak ere eskaintzen ditu, besteak beste, BIA, BIS, GSR eta ICG. Kalifikazio klinikoko wearableetan erabiltzeaz gain, IC aproposa da arropa adimendunetan integratzeko, informazio mota handia emateko. errendimenduko kirolariek behar dute.
Andrew Burt negozio-zuzendari exekutiboa da, Industri eta Osasun arloko Negozio Unitatea, Analog Devices
Argitalpenaren ordua: 2022-05-05