اهمیت علائم حیاتی فیزیولوژیکی به‌عنوان شاخص‌های سلامت انسان مدت‌هاست که توسط متخصصان پزشکی درک شده است، اما همه‌گیری کنونی COVID-19 آگاهی عمومی را در مورد اهمیت آن افزایش داده است.
متأسفانه، اکثر افرادی که خود را تحت نظارت مداوم علائم حیاتی می بینند ممکن است در حال حاضر در یک محیط بالینی قرار داشته باشند که برای بیماری حاد تحت درمان هستند. به جای استفاده از علائم حیاتی به عنوان شاخص اثربخشی درمان بیماری و بهبودی بیمار، مدل آینده مراقبت‌های بهداشتی از نظارت مداوم و از راه دور علائم حیاتی به عنوان ابزاری برای شناسایی شاخص‌های بالقوه شروع بیماری استفاده می‌کند و به پزشکان اجازه می‌دهد در ایجاد بیماری شدید مداخله کنند.اولین فرصت قبل
پیش‌بینی می‌شود که ادغام فزاینده حسگرهای درجه بالینی در نهایت امکان ساخت وصله‌های سلامتی علائم حیاتی یکبار مصرف و پوشیدنی را فراهم می‌کند که می‌توانند به طور منظم دور انداخته شوند و جایگزین شوند، مانند لنزهای تماسی.
در حالی که بسیاری از پوشیدنی‌های سلامت و تناسب اندام دارای قابلیت‌های اندازه‌گیری علائم حیاتی هستند، یکپارچگی خوانش‌های آنها می‌تواند به دلایل مختلفی از جمله کیفیت حسگرهای مورد استفاده (بیشتر درجه‌بندی بالینی نیستند)، محل نصب و مکان سنسورها مورد تردید قرار گیرد. تماس فیزیکی هنگام پوشیدن.
در حالی که این دستگاه‌ها برای تمایل متخصصان غیربهداشتی برای مشاهده خودسری با استفاده از یک دستگاه پوشیدنی راحت و راحت کافی هستند، اما برای متخصصان پزشکی آموزش‌دیده برای ارزیابی صحیح سلامت فردی و تشخیص‌های آگاهانه مناسب نیستند.
از سوی دیگر، دستگاه‌هایی که در حال حاضر برای ارائه مشاهدات بالینی علائم حیاتی در فواصل زمانی طولانی‌تر استفاده می‌شوند، می‌توانند حجیم و ناراحت‌کننده باشند و درجات مختلفی از قابلیت حمل داشته باشند. در این راه‌حل طراحی، ما اهمیت بالینی چهار اندازه‌گیری علائم حیاتی - خون را بررسی می‌کنیم. اشباع اکسیژن (SpO2)، ضربان قلب (HR)، الکتروکاردیوگرام (ECG) و تعداد تنفس (RR) - و ارائه بهترین نوع سنسور بالینی - خواندن برای هر درجه را در نظر بگیرید.
سطح اشباع اکسیژن خون در افراد سالم معمولاً حدود 95 تا 100 درصد است. با این حال، سطح SpO2 93 درصد یا کمتر ممکن است نشان‌دهنده این باشد که فرد دچار ناراحتی تنفسی می‌شود (مانند یک علامت رایج در بیماران مبتلا به کووید-19). علامت حیاتی مهم برای نظارت منظم توسط متخصصان پزشکی. فوتوپلتیسموگرافی (PPG) یک روش اندازه‌گیری نوری است که از چندین فرستنده LED برای روشن کردن رگ‌های خونی زیر سطح پوست و یک گیرنده فتودیود برای تشخیص سیگنال نور منعکس شده برای محاسبه SpO2 استفاده می‌کند. یکی از ویژگی‌های مشترک بسیاری از پوشیدنی‌های مچ دست، سیگنال نور PPG است که مستعد تداخل ناشی از مصنوعات حرکتی و تغییرات گذرا در نور محیط است، که می‌تواند منجر به قرائت‌های نادرست شود، به این معنی که این دستگاه‌ها اندازه‌گیری‌های درجه بالینی را ارائه نمی‌کنند. در یک محیط بالینی. SpO2 با استفاده از یک پالس اکسیمتر با انگشت اندازه گیری می شود.
ضربان قلب سالم (HR) به طور کلی در محدوده 60-100 ضربان در دقیقه در نظر گرفته می شود، با این حال، فاصله زمانی بین ضربان قلب فردی ثابت نیست. معمولاً به عنوان متغیر ضربان قلب (HRV) نامیده می شود، این بدان معنی است که ضربان قلب میانگینی است که در چندین چرخه ضربان قلب اندازه گیری می شود. در افراد سالم، ضربان قلب و ضربان نبض تقریباً یکسان است، زیرا با هر انقباض عضله قلب، خون به سراسر بدن پمپاژ می شود. با این حال، برخی از بیماری های قلبی جدی می تواند باعث شود ضربان قلب و نبض متفاوت است.
به عنوان مثال، در آریتمی هایی مانند فیبریلاسیون دهلیزی (Afib)، هر انقباض عضلانی در قلب خون را در سراسر بدن پمپ نمی کند - در عوض، خون در حفره های خود قلب تجمع می یابد که می تواند تهدید کننده زندگی باشد. فیبریلاسیون دهلیزی می تواند دشوار باشد. برای تشخیص زیرا گاهی اوقات به صورت متناوب و فقط برای فواصل کوتاه مدت رخ می دهد.
طبق گفته سازمان بهداشت جهانی، Afib از هر چهار سکته مغزی در افراد بالای 40 سال یک مورد ایجاد می کند، این واقعیت نشان دهنده اهمیت توانایی تشخیص و درمان این بیماری است. از آنجایی که سنسورهای PPG اندازه گیری های نوری را با همان فرض HR و HR انجام می دهند. ضربان نبض، نمی توان برای تشخیص AF به آنها اعتماد کرد. این امر مستلزم ضبط مداوم فعالیت الکتریکی قلب - یک نمایش گرافیکی از سیگنال های الکتریکی قلب به نام الکتروکاردیوگرام (ECG) - در فواصل زمانی طولانی است.
مانیتورهای هولتر رایج‌ترین دستگاه‌های قابل حمل درجه بالینی هستند که برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالی که از الکترودهای کمتری نسبت به مانیتورهای ECG استاتیک استفاده می‌شود که در محیط‌های بالینی استفاده می‌شوند، می‌توانند حجیم و پوشیدن آنها، به ویژه هنگام خواب، ناراحت کننده باشند.
12 تا 20 تنفس در دقیقه نرخ تنفس مورد انتظار (RR) برای اکثر افراد سالم است. نرخ RR بالای 30 تنفس در دقیقه ممکن است نشانگر ناراحتی تنفسی به دلیل تب یا دلایل دیگر باشد. در حالی که برخی از محلول‌های دستگاه پوشیدنی از شتاب‌سنج یا PPG استفاده می‌کنند. فن‌آوری برای استنتاج RR، اندازه‌گیری‌های RR درجه بالینی با استفاده از اطلاعات موجود در سیگنال ECG یا با استفاده از حسگر بیوامپدانس (BioZ) انجام می‌شود که از دو حسگر برای مشخص کردن امپدانس الکتریکی پوست استفاده می‌کند. یک یا چند الکترود متصل به بدن بیمار.
در حالی که عملکرد ECG پاکسازی شده توسط FDA در برخی از پوشیدنی‌های سلامت و تناسب اندام رده بالا در دسترس است، حسگر بیومپدانس ویژگی‌ای است که معمولاً در دسترس نیست زیرا نیاز به گنجاندن یک IC سنسور BioZ جداگانه دارد. علاوه بر RR، حسگر BioZ از Bioelectrical پشتیبانی می‌کند. آنالیز امپدانس (BIA) و طیف‌سنجی امپدانس بیوالکتریک (BIS)، که هر دو برای اندازه‌گیری سطوح ترکیبی ماهیچه‌های بدن، چربی و آب استفاده می‌شوند. حسگر BioZ همچنین از الکتروکاردیوگرافی امپدانس (ICG) پشتیبانی می‌کند و برای اندازه‌گیری پاسخ گالوانیکی پوست استفاده می‌شود. GSR)، که می تواند یک شاخص مفید برای استرس باشد.
شکل 1 یک بلوک دیاگرام عملکردی از علائم حیاتی درجه بالینی AFE IC را نشان می دهد که عملکرد سه حسگر جداگانه (PPG، ECG و BioZ) را در یک بسته واحد ادغام می کند.
شکل 1 MAX86178 علائم حیاتی با درجه بالینی 3 در 1 بسیار کم توان AFE (منبع: دستگاه های آنالوگ)
سیستم جمع‌آوری داده‌های نوری PPG دو کاناله آن تا 6 LED و 4 ورودی فوتودیود را پشتیبانی می‌کند، با LEDها قابل برنامه‌ریزی از طریق دو درایور LED 8 بیتی با جریان بالا. مسیر دریافت دارای دو کانال بازخوانی کم نویز و وضوح بالا است. هر کدام شامل ADCهای 20 بیتی مستقل و مدارهای لغو نور محیط هستند که بیش از 90 دسی بل رد محیط در 120 هرتز را ارائه می دهند.
کانال ECG یک زنجیره سیگنال کامل است که تمام ویژگی‌های کلیدی مورد نیاز برای جمع‌آوری داده‌های ECG با کیفیت بالا را فراهم می‌کند، مانند بهره انعطاف‌پذیر، فیلتر بحرانی، نویز کم، امپدانس ورودی بالا و گزینه‌های متعدد سوگیری سرب. ویژگی‌های اضافی مانند بازیابی سریع تشخیص سرب AC و DC، تشخیص سرب با توان بسیار کم و درایو پای راست، عملکرد قوی را در برنامه‌های کاربردی سخت مانند دستگاه‌های مچ بسته با الکترودهای خشک امکان‌پذیر می‌کند. نرخ نمونه خروجی قابل انتخاب توسط کاربر
کانال های دریافت BioZ دارای فیلتر EMI و کالیبراسیون گسترده هستند. کانال های دریافت BioZ همچنین دارای امپدانس ورودی بالا، نویز کم، بهره قابل برنامه ریزی، گزینه های فیلتر پایین گذر و بالا گذر و ADC های با وضوح بالا هستند. حالت های مختلفی برای تولید محرک های ورودی وجود دارد: منبع موج مربعی متعادل / جریان سینک، جریان موج سینوسی و تحریک ولتاژ موج سینوسی و موج مربعی. انواع دامنه ها و فرکانس های تحریک موجود است. همچنین از برنامه های BIA، BIS، ICG و GSR پشتیبانی می کند.
داده‌های زمان‌بندی FIFO امکان همگام‌سازی هر سه کانال حسگر را فراهم می‌آورد. آی سی AFE که در یک بسته 7 x 7 49 برآمدگی در سطح ویفر (WLP) قرار دارد، تنها 2.6 میلی‌متر در 2.8 میلی‌متر اندازه‌گیری می‌کند و آن را برای طراحی به عنوان یک کلاس بالینی ایده‌آل می‌کند. وصله سینه پوشیدنی (شکل 2).
شکل 2 چسب قفسه سینه با دو الکترود مرطوب، پشتیبانی کننده BIA و RR/ICG پیوسته، ECG، SpO2 AFE (منبع: دستگاه های آنالوگ)
شکل 3 نشان می‌دهد که چگونه این AFE می‌تواند به عنوان یک پوشیدنی مچ‌بند طراحی شود تا BIA و ECG بر حسب تقاضا با HR، SpO2 و EDA/GSR پیوسته ارائه کند.
شکل 3: دستگاه مچ بسته با چهار الکترود خشک، پشتیبانی کننده BIA و ECG، با HR پیوسته، SpO2، و GSR AFE (منبع: دستگاه های آنالوگ)
SpO2، HR، ECG و RR اندازه‌گیری‌های مهم علائم حیاتی هستند که توسط متخصصان مراقبت‌های بهداشتی برای اهداف تشخیصی استفاده می‌شوند. نظارت مستمر علائم حیاتی با استفاده از پوشیدنی‌ها جزء کلیدی مدل‌های مراقبت‌های بهداشتی آینده خواهد بود که شروع بیماری را قبل از ظاهر شدن علائم پیش‌بینی می‌کند.
بسیاری از مانیتورهای علائم حیاتی موجود در حال حاضر اندازه گیری هایی را تولید می کنند که توسط متخصصان مراقبت های بهداشتی قابل استفاده نیستند زیرا حسگرهایی که آنها استفاده می کنند درجه بالینی نیستند، در حالی که برخی دیگر به سادگی توانایی اندازه گیری دقیق RR را ندارند زیرا حسگرهای BioZ را در بر نمی گیرند.
در این راه حل طراحی، ما یک آی سی را نشان می دهیم که سه حسگر درجه بالینی - PPG، ECG، و BioZ را در یک بسته واحد ادغام می کند و نشان می دهد که چگونه می توان آن را در پوشیدنی های سینه و مچ طراحی کرد، برای اندازه گیری SpO2، HR، ECG و RR. IC در حالی که سایر عملکردهای مفید مرتبط با سلامت از جمله BIA، BIS، GSR و ICG را نیز ارائه می‌کند. علاوه بر استفاده در پوشیدنی‌های بالینی، IC برای ادغام با لباس‌های هوشمند ایده‌آل است تا نوع اطلاعاتی را ارائه دهد که با کیفیت بالا عملکرد مورد نیاز ورزشکاران
اندرو برت مدیر بازرگانی اجرایی، واحد تجاری صنعتی و بهداشتی، دستگاه های آنالوگ است.
زمان ارسال: اوت-05-2022