Ֆիզիոլոգիական կենսական նշանների կարևորությունը՝ որպես մարդու առողջության ցուցանիշներ, վաղուց են հասկացել բժիշկները, սակայն ներկայիս COVID-19 համաճարակը նաև բարձրացրել է հասարակության իրազեկությունը դրա կարևորության մասին:
Ցավոք սրտի, մարդկանց մեծամասնությունը, ովքեր հայտնվում են կենսական նշանների շարունակական մոնիտորինգի տակ, կարող են արդեն լինել կլինիկական միջավայրում, որտեղ բուժվում են սուր հիվանդության համար: Կենսական նշանները որպես հիվանդության բուժման արդյունավետության և հիվանդի վերականգնման ցուցիչ օգտագործելու փոխարեն, ապագա մոդելը Առողջապահությունը կկիրառի կենսական նշանների շարունակական և հեռակառավարման մոնիտորինգը որպես հիվանդության առաջացման հնարավոր ցուցանիշները բացահայտելու գործիք՝ թույլ տալով կլինիկաներին միջամտել ծանր հիվանդության զարգացմանը:Նախկինում ամենավաղ հնարավորությունը:
Նախատեսվում է, որ կլինիկական մակարդակի սենսորների աճող ինտեգրումը, ի վերջո, հնարավորություն կտա մշակել միանգամյա օգտագործման, կրելու համար անհրաժեշտ կենսական նշանների առողջական պատյաններ, որոնք կարող են պարբերաբար հեռացվել և փոխարինվել, ինչպիսիք են կոնտակտային ոսպնյակները:
Թեև առողջության և ֆիթնեսի համար նախատեսված շատ հագուստներ ներառում են կենսական նշանների չափման հնարավորություններ, դրանց ընթերցումների ամբողջականությունը կարող է կասկածի տակ դրվել մի շարք պատճառներով, ներառյալ օգտագործվող սենսորների որակը (մեծ մասը կլինիկական կարգի չեն), որտեղ են դրանք տեղադրված և որտեղ են սենսորները: որակը։ Ֆիզիկական շփում կրելու ժամանակ։
Թեև այս սարքերը բավարար են ոչ առողջապահական մասնագետների ցանկության համար՝ պատահական ինքնադիտարկման համար՝ օգտագործելով հարմար և հարմարավետ կրելի սարք, դրանք հարմար չեն վերապատրաստված բժշկական մասնագետների համար՝ ճիշտ գնահատելու անհատական առողջությունը և կատարել տեղեկացված ախտորոշում:
Մյուս կողմից, սարքերը, որոնք ներկայումս օգտագործվում են կլինիկական աստիճանի կենսական նշանների դիտարկումներ ավելի երկար ժամանակային ընդմիջումներով ապահովելու համար, կարող են լինել ծավալուն և անհարմար և ունենալ տարբեր աստիճանի դյուրատարություն: Այս նախագծային լուծումում մենք վերանայում ենք չորս կենսական նշանների չափումների կլինիկական նշանակությունը՝ արյան թթվածնով հագեցվածություն (SpO2), սրտի հաճախություն (HR), էլեկտրասրտագրություն (ԷՍԳ) և շնչառության հաճախականություն (RR) և հաշվի առեք կլինիկական Լավագույն տվիչի տեսակը - ընթերցումներ յուրաքանչյուր դասարանի համար:
Առողջ մարդկանց մոտ արյան թթվածնով հագեցվածության մակարդակը սովորաբար կազմում է 95-100%: Այնուամենայնիվ, SpO2-ի 93% կամ ավելի ցածր մակարդակը կարող է ցույց տալ, որ անհատը զգում է շնչառական խանգարումներ, օրինակ՝ ընդհանուր ախտանիշ COVID-19-ով հիվանդների մոտ, ինչը դարձնում է այն Կարևոր կենսական նշան բժշկական մասնագետների կողմից կանոնավոր մոնիտորինգի համար: Ֆոտոպլեթիզմոգրաֆիան (PPG) օպտիկական չափման տեխնիկա է, որն օգտագործում է բազմաթիվ LED արձակիչներ՝ մաշկի մակերեսի տակ գտնվող արյունատար անոթները լուսավորելու համար և ֆոտոդիոդային ընդունիչ՝ արտացոլված լույսի ազդանշանը SpO2-ը հաշվարկելու համար: Մինչդեռ այն դարձել է: Դաստակով կրվող շատ սարքերի ընդհանուր հատկանիշը, PPG լուսային ազդանշանը ենթակա է միջամտության շարժման արտեֆակտների և շրջակա լուսավորության ժամանակավոր փոփոխությունների, ինչը կարող է հանգեցնել կեղծ ցուցանիշների, ինչը նշանակում է, որ այս սարքերը չեն տրամադրում կլինիկական չափումներ: Կլինիկական պայմաններում SpO2-ը չափվում է մատով մաշված իմպուլսօքսիմետրի միջոցով (Նկար 2), որը սովորաբար անընդհատ կցվում է ստացիոնար հիվանդի մատին: Մինչև առկա են մարտկոցով աշխատող շարժական տարբերակներ, դրանք հարմար են միայն ընդհատվող չափումներ կատարելու համար:
Առողջ սրտի հաճախությունը (HR) սովորաբար համարվում է րոպեում 60-100 զարկի միջակայքում, սակայն առանձին սրտի զարկերի միջև ժամանակային ընդմիջումը հաստատուն չէ: Սովորաբար կոչվում է սրտի հաճախության փոփոխականություն (HRV), ինչը նշանակում է, որ սրտի բաբախյունը միջին է, որը չափվում է սրտի զարկերի մի քանի ցիկլերի ընթացքում: Առողջ մարդկանց մոտ սրտի հաճախությունը և զարկերակը գրեթե նույնն են, քանի որ սրտի մկանների յուրաքանչյուր կծկումով արյունը մղվում է ամբողջ մարմնով: Այնուամենայնիվ, սրտի որոշ լուրջ հիվանդություններ կարող են առաջացնել: սրտի և զարկերակի հաճախականությունը տարբերվում է:
Օրինակ՝ առիթմիայի դեպքում, ինչպիսին է նախասրտերի ֆիբրիլյացիան (Աֆիբ), սրտի մկանների ոչ բոլոր կծկումներն են արյունը մղում ամբողջ մարմնով, փոխարենը արյունը կուտակվում է հենց սրտի խցերում, ինչը կարող է կյանքին վտանգ ներկայացնել: Նախասրտերի ֆիբրիլյացիան կարող է դժվար լինել: հայտնաբերել, քանի որ այն երբեմն տեղի է ունենում ընդհատումներով և միայն կարճ կարճ ընդմիջումներով:
Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպության տվյալներով՝ Afib-ը 40 տարեկանից բարձր մարդկանց մոտ ամեն չորրորդ ինսուլտ է առաջացնում, ինչը ցույց է տալիս հիվանդությունը հայտնաբերելու և բուժելու հնարավորության կարևորությունը: Քանի որ PPG սենսորները օպտիկական չափումներ են կատարում նույն ենթադրությամբ, ինչ HR և Զարկերակային արագությունը, դրանց վրա չի կարելի հենվել՝ AF-ն հայտնաբերելու համար: Սա պահանջում է սրտի էլեկտրական ակտիվության շարունակական ձայնագրում՝ սրտի էլեկտրական ազդանշանների գրաֆիկական ներկայացում, որը կոչվում է էլեկտրասրտագրություն (ԷՍԳ)՝ երկար ժամանակային ընդմիջումներով:
Հոլտեր մոնիտորները ամենատարածված կլինիկական կարգի շարժական սարքերն են, որոնք օգտագործվում են այս նպատակով: Թեև դրանք օգտագործում են ավելի քիչ էլեկտրոդներ, քան ստատիկ ԷՍԳ մոնիտորները, որոնք օգտագործվում են կլինիկական պայմաններում, դրանք կարող են լինել ծավալուն և անհարմար կրելու համար, հատկապես քնած ժամանակ:
Րոպեում 12-20 շունչը ակնկալվող շնչառության արագությունն է (RR) առողջ մարդկանց մեծամասնության համար: 30 շնչառություն/րոպեից բարձր RR հաճախականությունը կարող է լինել ջերմության կամ այլ պատճառների պատճառով շնչառական խանգարման ցուցիչ: Մինչ կրելու սարքերի որոշ լուծումներ օգտագործում են արագացուցիչ կամ PPG: RR-ն եզրակացնելու տեխնոլոգիա, կլինիկական աստիճանի RR չափումները կատարվում են ԷՍԳ ազդանշանում պարունակվող տեղեկատվության միջոցով կամ օգտագործելով բիոիմպեդանս (BioZ) սենսոր, որն օգտագործում է երկու սենսոր՝ մաշկի էլեկտրական դիմադրությունը բնութագրելու համար: Հիվանդի մարմնին միացված մեկ կամ ավելի էլեկտրոդներ:
Թեև FDA-ի կողմից մաքրված ԷՍԳ-ի գործառույթը հասանելի է առողջության և ֆիթնեսի որոշ բարձրակարգ սարքերում, բիոիմպեդանսի զգայությունը մի հատկություն է, որը սովորաբար հասանելի չէ, քանի որ այն պահանջում է առանձին BioZ սենսորային IC-ի ներառում: Բացի RR-ից, BioZ սենսորն աջակցում է Bioelectrical-ին: Impedance Analysis (BIA) և Bioelectrical Impedance Spectroscopy (BIS), որոնք երկուսն էլ օգտագործվում են մարմնի մկանների, ճարպի և ջրի բաղադրության մակարդակները չափելու համար: BioZ սենսորը նաև աջակցում է իմպեդանսային էլեկտրասրտագրությանը (ICG) և օգտագործվում է մաշկի գալվանական արձագանքը չափելու համար ( GSR), որը կարող է լինել սթրեսի օգտակար ցուցանիշ:
Նկար 1-ը ցույց է տալիս կլինիկական աստիճանի կենսական նշանների AFE IC-ի ֆունկցիոնալ բլոկ-սխեմա, որն ինտեգրում է երեք առանձին սենսորների (PPG, ECG և BioZ) գործառույթները մեկ փաթեթի մեջ:
Նկար 1 MAX86178 ծայրահեղ ցածր էներգիայի, 3-ը 1-ում կլինիկական աստիճանի կենսական նշաններ AFE (Աղբյուր՝ Անալոգային Սարքեր)
Դրա երկալիքով օպտիկական տվյալների հավաքագրման PPG համակարգը աջակցում է մինչև 6 LED և 4 ֆոտոդիոդային մուտքեր, որոնց LED-ները ծրագրավորվում են երկու բարձր հոսանքի, 8-բիթանոց LED վարորդների միջոցով: յուրաքանչյուրը ներառում է անկախ 20-բիթանոց ADC-ներ և շրջակա լույսի անջատման սխեման, որոնք ապահովում են ավելի քան 90 դԲ շրջակա միջավայրի մերժում 120 Հց հաճախականությամբ: PPG ալիքի SNR-ը հասնում է 113 դԲ-ի, ապահովելով SpO2-ի չափումը ընդամենը 16 µA:
ԷՍԳ ալիքը ամբողջական ազդանշանային շղթա է, որն ապահովում է բարձրորակ ԷՍԳ տվյալների հավաքագրման համար անհրաժեշտ բոլոր հիմնական հատկանիշները, ինչպիսիք են ճկուն շահույթը, կրիտիկական զտումը, ցածր աղմուկը, բարձր մուտքային դիմադրությունը և կապարի բազմաթիվ շեղումների ընտրանքները: Լրացուցիչ գործառույթներ, ինչպիսիք են արագ վերականգնումը: , AC և DC կապարի հայտնաբերումը, ծայրահեղ ցածր էներգիայի կապարի հայտնաբերումը և աջ ոտքի շարժիչը թույլ են տալիս կայուն աշխատել այնպիսի պահանջկոտ ծրագրերում, ինչպիսիք են դաստակից մաշված սարքերը չոր էլեկտրոդներով: Անալոգային ազդանշանային շղթան շարժվում է 18-բիթանոց սիգմա-դելտա ADC-ի լայն տիրույթով: օգտագործողի կողմից ընտրվող ելքային նմուշի տեմպերը:
BioZ ընդունման ալիքներն ունեն EMI ֆիլտրում և լայնածավալ չափորոշում: BioZ ստացող ալիքները նաև ունեն բարձր մուտքային դիմադրություն, ցածր աղմուկ, ծրագրավորվող շահույթ, ցածր անցումային և բարձր անցումային ֆիլտրերի ընտրանքներ և բարձր լուծաչափով ADC-ներ: Ներածման խթաններ ստեղծելու մի քանի եղանակներ կան. հավասարակշռված քառակուսի ալիքի աղբյուրի/լվացքի հոսանք, սինուսային ալիքի հոսանք և սինուսային ալիքի և քառակուսի ալիքի լարման խթանում: Հասանելի են մի շարք խթանման ամպլիտուդներ և հաճախականություններ: Այն նաև աջակցում է BIA, BIS, ICG և GSR հավելվածներին:
FIFO-ի ժամանակային տվյալները թույլ են տալիս բոլոր երեք սենսորային ալիքները համաժամեցնել: 7 x 7 49 բամպերի վաֆլի մակարդակի փաթեթում (WLP) AFE IC-ն ունի ընդամենը 2,6 մմ x 2,8 մմ, ինչը այն դարձնում է իդեալական կլինիկական մակարդակի նախագծման համար: կրելի կրծքավանդակի կարկատել (Նկար 2):
Նկար 2 Կրծքավանդակի շերտ երկու խոնավ էլեկտրոդներով, որոնք ապահովում են BIA և շարունակական RR/ICG, ԷՍԳ, SpO2 AFE (Աղբյուր՝ Անալոգային Սարքեր)
Գծապատկեր 3-ը ցույց է տալիս, թե ինչպես է այս AFE-ը կարող է նախագծվել որպես դաստակով կրվող սարք՝ ըստ պահանջի BIA և ԷՍԳ ապահովելու շարունակական HR, SpO2 և EDA/GSR:
Նկար 3. Չորս չոր էլեկտրոդներով դաստակից մաշված սարք, որը աջակցում է BIA-ին և ԷՍԳ-ին, շարունակական HR, SpO2 և GSR AFE-ով (Աղբյուրը՝ Անալոգային Սարքեր)
SpO2, HR, ECG և RR կարևոր կենսական նշանների չափումներ են, որոնք օգտագործվում են առողջապահական մասնագետների կողմից ախտորոշիչ նպատակներով: Կենսական նշանների շարունակական մոնիտորինգը կրելու սարքերի միջոցով կլինի ապագա առողջապահական մոդելների հիմնական բաղադրիչը, որը կանխատեսում է հիվանդության սկիզբը մինչև ախտանիշների ի հայտ գալը:
Ներկայումս առկա կենսական նշանների մոնիտորներից շատերը կատարում են չափումներ, որոնք չեն կարող օգտագործվել առողջապահության մասնագետների կողմից, քանի որ նրանց օգտագործած սենսորները կլինիկական կարգի չեն, մինչդեռ մյուսները պարզապես հնարավորություն չունեն ճշգրիտ չափելու RR, քանի որ դրանք չեն ներառում BioZ սենսորները:
Այս դիզայներական լուծումում մենք ցուցադրում ենք IC, որը միավորում է երեք կլինիկական կարգի սենսորներ՝ PPG, ECG և BioZ մեկ փաթեթի մեջ և ցույց է տալիս, թե ինչպես այն կարող է ձևավորվել կրծքավանդակի և դաստակի կրելի սարքերի մեջ՝ չափելու SpO2, HR, ԷՍԳ և RR: , միաժամանակ տրամադրելով առողջությանն առնչվող այլ օգտակար գործառույթներ, ներառյալ BIA, BIS, GSR և ICG: Բացի կլինիկական կարգի կրելի սարքերում օգտագործելուց, IC-ն իդեալական է խելացի հագուստի մեջ ինտեգրվելու համար՝ ապահովելու այնպիսի տեղեկատվության տեսակ, որը բարձր- կատարումը մարզիկներին պետք է.
Էնդրյու Բերթը բիզնեսի գործադիր մենեջեր է, արդյունաբերական և առողջապահական բիզնես բաժին, անալոգային սարքեր
Հրապարակման ժամանակը՝ օգ-05-2022