It belang fan fysiologyske fitale tekens as yndikatoaren fan minsklike sûnens is al lang begrepen troch medyske professionals, mar de hjoeddeistige COVID-19-pandemy hat ek it publyk bewust makke fan it belang.
Spitigernôch, de measte minsken dy't fine harsels ûndergean kontinu vital sign monitoring meie al yn in klinyske ynstelling dêr't se wurde behannele foar akute illness.Instead fan it brûken fan fitale tekens as in yndikator fan de effektiviteit fan sykte behanneling en pasjint herstel, it takomstige model fan sûnenssoarch sil trochgeande en op ôfstân tafersjoch op libbenstekens brûke as in ark om potinsjele yndikatoaren fan sykte-begjin te identifisearjen, wêrtroch kliïnten kinne yngripe yn 'e ûntwikkeling fan slimme sykte.De ierste kâns foar.
It wurdt foarsjoen dat de tanimmende yntegraasje fan sensoren fan klinyske kwaliteit úteinlik de ûntwikkeling fan wegwerpbare, draachbere fitale tekens sûnensplakken mooglik meitsje dy't regelmjittich kinne wurde ôffierd en ferfongen, lykas kontaktlenzen.
Wylst in protte wearables foar sûnens en fitness omfetsje mjittingsmooglikheden fan fitale tekens, kin de yntegriteit fan har lêzingen om in oantal redenen ûnderfrege wurde, ynklusyf de kwaliteit fan 'e brûkte sensoren (meast binne gjin klinyske klasse), wêr't se binne ynstalleare en wêr't de sensoren de kwaliteit fan.Fysikaal kontakt by it dragen.
Hoewol dizze apparaten adekwaat binne foar de winsk fan net-sûnensprofessionals foar tafallige selsobservaasje mei in handich en noflik draachber apparaat, binne se net geskikt foar oplaat medyske professionals om yndividuele sûnens goed te beoardieljen en ynformeare diagnoazen te meitsjen.
Oan 'e oare kant kinne apparaten dy't op it stuit brûkt wurde om observaasjes fan libbenstekens fan klinyske kwaliteit te leverjen oer langere tiidintervallen voluminten en ûngemaklik wêze, en hawwe ferskate graden fan portabiliteit. soerstofsaturation (SpO2), hertslach (HR), elektrokardiogram (EKG), en respiraasjesnelheid (RR) - en beskôgje it leverjen fan klinyske Best Sensor Type - Readings foar elke klasse.
Bloedsoerstofsaturaasjenivo's yn sûne yndividuen binne normaal sawat 95-100%. In SpO2-nivo fan 93% of leger kin lykwols oanjaan dat in yndividu respiratoire need ûnderfynt - lykas in gewoan symptoom by pasjinten mei COVID-19 - wêrtroch it in wichtich fitaal teken foar reguliere tafersjoch troch medyske professionals. Photoplethysmography (PPG) is in optyske mjitting technyk dy't brûkt meardere LED emitters te ferljochtsjen bloedfetten ûnder de hûd syn oerflak en in photodiode ûntfanger te detect de reflektearre ljocht sinjaal te berekkenjen SpO2.While it is wurden in mienskiplik skaaimerk fan in protte pols-droegen wearables, it PPG-ljochtsinjaal is gefoelich foar ynterferinsje fan bewegingsartefakten en transiente feroaringen yn ambient ferljochting, wat kin liede ta falske lêzingen, wat betsjuttet dat dizze apparaten gjin mjittingen fan klinyske kwaliteit leverje. Yn in klinyske ynstelling , SpO2 wurdt metten mei in finger-droegen pulsoximeter (figuer 2), meastentiids kontinu ferbûn oan in stasjonêre pasjint syn finger. Wylst batterij powered draachbere ferzjes bestean, se binne allinnich geskikt foar it meitsjen fan intermitterende mjittingen.
In sûne hertslach (HR) wurdt algemien beskôge as yn it berik fan 60-100 beats per minute, lykwols, it tiidynterval tusken yndividuele hertbeats is net konstant. hertslach is in gemiddelde mjitten oer ferskate hertslachsyklusen. By sûne persoanen binne de hertslach en polsfrekwinsje hast itselde, om't by elke krimp fan 'e hertspier bloed troch it lichem pompt wurdt. Guon serieuze hertproblemen kinne lykwols feroarsaakje hert en pols tariven te ferskille.
Bygelyks, yn arrhythmias lykas atrial fibrillation (Afib), net alle spieren contraction yn it hert pompt bloed troch it lichem - ynstee, bloed sammelet yn 'e keamers fan it hert sels, dat kin wêze libbensgefaarlik .Atrial fibrillaasje kin wêze lestich op te spoaren, om't it soms mei tuskenskoften en allinich foar koarte koarte yntervallen foarkomt.
Neffens de Wrâldsûnensorganisaasje feroarsaket Afib ien op de fjouwer beroertes by minsken boppe de leeftyd fan 40, in feit dat it belang oantoand om de sykte te ûntdekken en te behanneljen. Dit fereasket trochgeande opnamen fan de elektryske aktiviteit fan it hert -- in grafyske werjefte fan de elektryske sinjalen fan it hert neamd in elektrokardiogram (EKG) -- oer lange tiid yntervallen.
Holter-monitors binne de meast foarkommende draachbere apparaten fan klinyske klasse dy't foar dit doel brûkt wurde. Wylst se minder elektroden brûke as statyske EKG-monitors dy't brûkt wurde yn klinyske ynstellings, kinne se bulk en ûngemaklik wêze om te dragen, benammen by it sliepen.
12-20 sykheljen per minút is de ferwachte respiratory rate (RR) foar de measte sûne yndividuen. In RR-taryf boppe 30 sykheljen per minút kin in yndikator wêze fan respiratoire need troch koarts of oare oarsaken. technology te ôfliede RR, klinyske-grade RR mjittingen wurde útfierd mei help fan ynformaasje befette yn de ECG sinjaal of mei help fan in bioimpedance (BioZ) sensor dy't brûkt twa sensoren te karakterisearjen De elektryske impedance fan 'e hûd.
Wylst FDA-goedkard ECG-funksjonaliteit beskikber is yn guon heechweardige sûnens- en fitnesswearables, is bioimpedânsje-sensing in funksje dy't net typysk beskikber is, om't it it opnimmen fan in aparte BioZ-sensor IC fereasket. Neist RR stipet de BioZ-sensor Bioelectrical Impedance Analysis (BIA) en Bioelectrical Impedance Spectroscopy (BIS), dy't beide wurde brûkt om de gearstallingsnivo's fan lichemsspier, fet en wetter te mjitten. GSR), wat in nuttige yndikator fan stress kin wêze.
Figuer 1 toant in funksjoneel blokdiagram fan in klinyske-grade fitale tekens AFE IC dat yntegrearret de funksjonaliteit fan trije aparte sensoren (PPG, ECG, en BioZ) yn ien pakket.
Ofbylding 1 MAX86178 ultra-low-power, 3-in-1 klinyske-grade fitale tekens AFE (Boarne: Analog Devices)
It dual-channel PPG optyske gegevensferwervingsysteem stipet maksimaal 6 LED's en 4 fotodiode-ynputen, mei de LED's programmeerber fia twa hege-aktuele, 8-bit LED-bestjoerders. elk ynklusyf unôfhinklike 20-bit ADC's en sirkwy foar annulearjen fan ambient ljocht, it leverjen fan mear dan 90dB fan ambient ôfwizing by 120Hz. De SNR fan it PPG-kanaal is sa heech as 113dB, en stipet SpO2-mjitting fan mar 16µA.
It EKG-kanaal is in folsleine sinjaalketen dy't alle wichtige funksjes leveret dy't nedich binne om heechweardige EKG-gegevens te sammeljen, lykas fleksibele winst, krityske filtering, leech lûd, hege ynfierimpedânsje, en meardere lead-bias-opsjes. Oanfoljende funksjes lykas fluch herstel , AC- en DC-leaddeteksje, ultra-leech-lead-leaddeteksje en rjochter leg drive meitsje in robúste operaasje mooglik yn easken tapassingen lykas wrist-wearde apparaten mei droege elektroden. fan troch de brûker selektearbere útfier sample tariven.
BioZ-ûntfangkanalen hawwe EMI-filtering en wiidweidige kalibraasje. lykwichtige fjouwerkantwelle boarne / sinkstroom, sinuswellestroom, en sinusgolf- en fjouwerkantwellespanningstimulaasje. In ferskaat oan stimulearringsamplituden en frekwinsjes binne beskikber. It stipet ek BIA, BIS, ICG en GSR-applikaasjes.
FIFO-timinggegevens kinne alle trije sensorkanalen syngronisearje. Yn in 7 x 7 49-bump wafer-level package (WLP) mjit de AFE IC allinich 2.6mm x 2.8mm, wêrtroch it ideaal is foar ûntwerp as in klinyske klasse wearable boarst patch (figuer 2).
Ofbylding 2 Chest patch mei twa wiete elektroden, stypjende BIA en trochgeande RR/ICG, ECG, SpO2 AFE (Boarne: Analoge apparaten)
Figuer 3 yllustrearret hoe't dizze AFE kin wurde ûntwurpen as in wrist-droegen wearable te foarsjen on-demand BIA en ECG mei trochgeande HR, SpO2, en EDA / GSR.
Ofbylding 3: Wrist-droegen apparaat mei fjouwer droege elektroden, stypjende BIA en ECG, mei trochgeande HR, SpO2, en GSR AFE (Boarne: Analoge apparaten)
SpO2, HR, ECG en RR binne wichtige mjittingen fan fitale tekens dy't brûkt wurde troch sûnenssoarch professionals foar diagnostyske doelen. Trochrinnende monitoaring fan fitale tekens mei wearables sil in kaaibestân wêze fan takomstige sûnenssoarchmodellen, dy't it begjin fan 'e sykte foarsizze foardat symptomen ferskine.
In protte fan 'e op it stuit beskikbere monitors foar fitale tekens produsearje mjittingen dy't net kinne wurde brûkt troch sûnenssoarch professionals, om't de sensoren dy't se brûke gjin klinyske klasse binne, wylst oaren gewoan net de mooglikheid hawwe om RR sekuer te mjitten, om't se gjin BioZ-sensors omfetsje.
Yn dizze ûntwerpoplossing demonstrearje wy in IC dy't trije sensoren fan klinyske kwaliteit - PPG, ECG, en BioZ yntegreart yn ien pakket en litte sjen hoe't it kin wurde ûntworpen yn wearables foar boarst en pols, om SpO2, HR, ECG en RR te mjitten , wylst ek oare nuttige sûnensrelatearre funksjes leverje, ynklusyf BIA, BIS, GSR, en ICG. Neist it gebrûk yn wearables fan klinyske kwaliteit, is de IC ideaal foar yntegraasje yn tûke klean om it type ynformaasje te leverjen dat heech- prestaasje atleten nedich.
Andrew Burt is Executive Business Manager, Industrial and Healthcare Business Unit, Analog Devices
Post tiid: Aug-05-2022