Mikilvægi lífeðlisfræðilegra lífsmarka sem vísbendingar um heilsu manna hefur lengi verið skilið af heilbrigðisstarfsmönnum, en núverandi COVID-19 heimsfaraldur hefur einnig vakið almenna vitund um mikilvægi hans.
Því miður geta flestir sem eru í stöðugu eftirliti með lífsmörkum nú þegar verið í klínískum aðstæðum þar sem þeir eru í meðferð við bráðum sjúkdómum. Í stað þess að nota lífsmörk sem vísbendingu um árangur sjúkdómsmeðferðar og bata sjúklinga, er framtíðarlíkan af Heilsugæslan mun nota stöðugt og fjarlægt eftirlit með lífsmörkum sem tæki til að bera kennsl á hugsanlegar vísbendingar um upphaf sjúkdóms, sem gerir læknum kleift að grípa inn í þróun alvarlegs sjúkdóms.Fyrsta tækifærið áður.
Gert er ráð fyrir að aukin samþætting skynjara af klínískum gráðu muni á endanum gera kleift að þróa einnota, nothæfa lífsmarksplástra sem hægt er að farga reglulega og skipta um, eins og augnlinsur.
Þó að margar heilsu- og líkamsræktarvörur innihaldi mælingar á lífsmerkjum, er hægt að efast um heilleika aflestra þeirra af ýmsum ástæðum, þar á meðal gæði skynjaranna sem notaðir eru (flestir eru ekki klínískir), hvar þeir eru settir upp og hvar skynjararnir gæði.Líkamleg snerting á meðan þú klæðist.
Þó að þessi tæki séu fullnægjandi fyrir löngun annarra en heilbrigðisstarfsfólks til hversdagslegrar sjálfsskoðunar með því að nota þægilegt og þægilegt tæki, henta þau ekki þjálfuðu læknisfræðingum til að meta almennilega heilsu einstaklinga og gera upplýsta greiningu.
Á hinn bóginn geta tæki sem nú eru notuð til að veita klínískum lífsmerkjaathugunum yfir lengri tíma verið fyrirferðarmikil og óþægileg og hafa mismikla færanleika. Í þessari hönnunarlausn förum við yfir klíníska þýðingu fjögurra lífsmarkamælinga - blóðs súrefnismettun (SpO2), hjartsláttartíðni (HR), hjartalínuriti (EKG) og öndunartíðni (RR) - og íhugaðu að veita klíníska bestu skynjaragerð - aflestrar fyrir hverja einkunn.
Súrefnismettun í blóði hjá heilbrigðum einstaklingum er venjulega í kringum 95-100%. Hins vegar getur SpO2 gildi sem er 93% eða lægra bent til þess að einstaklingur sé með öndunarerfiðleika—eins og algeng einkenni hjá sjúklingum með COVID-19—sem gerir það að mikilvægt lífsmark fyrir reglubundið eftirlit læknisfræðinga. Ljósmyndataka (PPG) er sjónmælingartækni sem notar marga LED ljósgjafa til að lýsa upp æðar undir yfirborði húðarinnar og ljósdíóða móttakara til að greina endurkast ljósmerkið til að reikna út SpO2. Á meðan það hefur orðið PPG ljósmerkið, sem er sameiginlegt einkenni margra úlnliðsborinna wearables, er næmt fyrir truflunum frá hreyfiathöfnum og tímabundnum breytingum á umhverfislýsingu, sem getur leitt til rangra aflestra, sem þýðir að þessi tæki veita ekki klínískar mælingar. Í klínísku umhverfi , SpO2 er mældur með púlsoxunarmæli sem er borinn á fingur (Mynd 2), venjulega stöðugt tengdur fingri kyrrstæðs sjúklings. Þó að rafhlöðuknúnar flytjanlegar útgáfur séu til eru þær aðeins hentugar til að gera mælingar með hléum.
Heilbrigður hjartsláttur (HR) er almennt talinn vera á bilinu 60-100 slög á mínútu, en tímabilið á milli einstakra hjartslátta er ekki stöðugt. Almennt kallað hjartsláttartíðni (HRV), þetta þýðir að hjartsláttartíðni er meðaltal mælt yfir nokkra hjartsláttarlotu. Hjá heilbrigðum einstaklingum eru hjartsláttartíðni og púlstíðni næstum sá sami, því við hvern samdrátt hjartavöðvans dælist blóði um líkamann. Hins vegar geta sumir alvarlegir hjartasjúkdómar valdið hjartsláttar- og púlstíðni er mismunandi.
Til dæmis, í hjartsláttartruflunum eins og gáttatifi (Afib), dælir ekki sérhver vöðvasamdráttur í hjarta blóði um líkamann - í staðinn safnast blóð í hólfum hjartans sjálfs, sem getur verið lífshættulegt. Gáttatif getur verið erfitt. til að greina vegna þess að það kemur stundum fyrir með hléum og aðeins í stutt stutt millibili.
Samkvæmt Alþjóðaheilbrigðismálastofnuninni veldur Afib fjórða hvert heilablóðfall hjá fólki eldri en 40 ára, staðreynd sem sýnir mikilvægi þess að geta greint og meðhöndlað sjúkdóminn. Þar sem PPG skynjarar gera sjónmælingar undir sömu forsendum og HR og HR og púlshraða er ekki hægt að treysta á þá til að greina AF. Þetta krefst stöðugrar skráningar á rafvirkni hjartans -- myndræna framsetningu rafboða hjartans sem kallast hjartalínurit (ECG) -- yfir langt millibili.
Holter skjáir eru algengustu flytjanlegu tækin í klínískri gæðagráðu sem notuð eru í þessum tilgangi. Þó að þeir noti færri rafskaut en truflanir hjartalínuritmælar sem notaðir eru í klínískum aðstæðum, geta þeir verið fyrirferðarmiklir og óþægilegir í notkun, sérstaklega meðan þeir sofa.
12-20 öndunartíðni á mínútu er væntanlegur öndunartíðni (RR) fyrir flesta heilbrigða einstaklinga. RR hlutfall yfir 30 öndum á mínútu getur verið vísbending um öndunarerfiðleika vegna hita eða af öðrum orsökum. Þó að sumar lausnir á búnaði nota hröðunarmæli eða PPG tækni til að álykta um RR, klínísk RR mælingar eru gerðar með því að nota upplýsingar sem eru í hjartalínuriti merkinu eða með því að nota lífviðnám (BioZ) skynjara sem notar tvo skynjara til að einkenna rafviðnám húðarinnar.Eitt eða fleiri rafskaut fest við líkama sjúklingsins.
Þó að FDA-hreinsað hjartalínuriti sé fáanlegt í sumum hágæða heilsu- og líkamsræktarbúnaði, þá er lífviðnámsskynjun eiginleiki sem er venjulega ekki tiltækur vegna þess að það krefst þess að hafa sérstakt BioZ skynjara IC. Auk RR styður BioZ skynjari Bioelectrical Viðnámsgreining (BIA) og Bioelectrical Impedance Spectroscopy (BIS), sem báðar eru notaðar til að mæla samsetningu líkamsvöðva, fitu og vatns. BioZ skynjarinn styður einnig viðnám hjartalínurit (ICG) og er notað til að mæla galvanísk húðsvörun ( GSR), sem getur verið gagnlegur vísbending um streitu.
Mynd 1 sýnir hagnýt kubbaskýringarmynd af AFE IC lífsmarka af klínískri einkunn sem samþættir virkni þriggja aðskildra skynjara (PPG, hjartalínurit og BioZ) í einum pakka.
Mynd 1 MAX86178 ofurlítil, 3-í-1 klínísk lífsmörk AFE (Heimild: Analog Devices)
Tveggja rása PPG sjóngagnaöflunarkerfi þess styður allt að 6 ljósdíóða og 4 ljósdíóðainntak, með ljósdíóðum sem hægt er að forrita í gegnum tvo hástrauma, 8 bita LED rekla. Móttökuleiðin hefur tvær hljóðlausar, háupplausnar útlestrarásir, hver með sjálfstæðum 20-bita ADC og umhverfisljósaflokunarrásum, sem veitir yfir 90dB af umhverfishöfnun við 120Hz. SNR PPG rásarinnar er allt að 113dB, sem styður SpO2 mælingu sem er aðeins 16µA.
EKG rásin er fullkomin merkjakeðja sem býður upp á alla lykileiginleika sem þarf til að safna hágæða hjartalínuriti gögnum, svo sem sveigjanlegan ávinning, mikilvæga síun, lágan hávaða, mikla inntaksviðnám og marga leiðsleiðsluvalkosti. Viðbótareiginleikar eins og hraður bati , AC og DC leiðsluskynjun, ofurlítið afl leiðsluskynjun og hægri fótardrif gera öfluga notkun í krefjandi forritum eins og úlnliðsslitnum tækjum með þurrum rafskautum. Hin hliðræna merkjakeðja knýr 18 bita sigma-delta ADC með breitt svið af úttakssýnishraða sem notandi getur valið.
BioZ móttökurásir eru með EMI síun og víðtækri kvörðun.BioZ móttökurásir eru einnig með mikla inntaksviðnám, lágan hávaða, forritanlegan ávinning, lágpass og hápass síuvalkosti og háupplausn ADC. Það eru nokkrar stillingar til að búa til inntaksáreiti: jafnvægi ferhyrningsbylgjugjafa/sökkstraums, sinusbylgjustraums og sinusbylgju- og ferningsbylgjuspennuörvunar. Margvísleg örvunaramplitud og tíðni eru fáanleg. Það styður einnig BIA, BIS, ICG og GSR forrit.
FIFO tímasetningargögn gera kleift að samstilla allar þrjár skynjararásirnar. AFE IC er aðeins 2,6 mm x 2,8 mm, sem er staðsettur í 7 x 7 49 höggum skúffustigi pakka (WLP), sem gerir það tilvalið fyrir hönnun sem klínískt stig. brjóstplástur (Mynd 2).
Mynd 2 Brjóstplástur með tveimur blautum rafskautum, sem styðja BIA og samfellda RR/ICG, hjartalínuriti, SpO2 AFE (Heimild: Analog Devices)
Mynd 3 sýnir hvernig hægt er að hanna þetta AFE sem úlnliðsklæðnað til að veita BIA og hjartalínuriti á eftirspurn með samfelldri HR, SpO2 og EDA/GSR.
Mynd 3: Úlnliðsborið tæki með fjórum þurrum rafskautum, sem styður BIA og hjartalínurit, með stöðugum HR, SpO2 og GSR AFE (Heimild: Analog Devices)
SpO2, HR, hjartalínurit og RR eru mikilvægar lífsmarksmælingar sem heilbrigðisstarfsmenn nota í greiningarskyni. Stöðugt eftirlit með lífsmerkjum með því að nota wearables verður lykilþáttur framtíðarlíkana heilsugæslunnar, sem spáir fyrir um upphaf sjúkdóms áður en einkenni koma fram.
Margir af þeim lífsmerkjamælum sem nú eru tiltækir framleiða mælingar sem heilbrigðisstarfsmenn geta ekki notað vegna þess að skynjararnir sem þeir nota eru ekki klínískir, á meðan aðrir hafa einfaldlega ekki getu til að mæla RR nákvæmlega vegna þess að þeir innihalda ekki BioZ skynjara.
Í þessari hönnunarlausn sýnum við IC sem samþættir þrjá skynjara af klínískri einkunn - PPG, hjartalínuriti og BioZ í einn pakka og sýnum hvernig hægt er að hanna hann í brjóst- og úlnliðsbúnað til að mæla SpO2, HR, hjartalínurit og RR , en býður einnig upp á aðrar gagnlegar heilsutengdar aðgerðir, þar á meðal BIA, BIS, GSR og ICG. Auk þess að vera notaður í klínískum klínískum klæðnaði er IC tilvalið fyrir samþættingu í snjallfatnað til að veita þá tegund upplýsinga sem há- frammistöðu íþróttamenn þurfa.
Andrew Burt er framkvæmdastjóri viðskiptasviðs iðnaðar- og heilbrigðissviðs, hliðræn tæki
Pósttími: ágúst-05-2022