ფიზიოლოგიური სასიცოცხლო ნიშნების, როგორც ადამიანის ჯანმრთელობის მაჩვენებლების მნიშვნელობას დიდი ხანია ესმით სამედიცინო პროფესიონალები, მაგრამ ამჟამინდელმა COVID-19 პანდემიამ ასევე გაზარდა საზოგადოების ცნობიერება მისი მნიშვნელობის შესახებ.
სამწუხაროდ, ადამიანების უმეტესობა, ვინც სასიცოცხლო ნიშნების მუდმივ მონიტორინგს უტარდება, შესაძლოა უკვე იმყოფებოდეს კლინიკურ გარემოში, სადაც მკურნალობენ მწვავე დაავადებებზე. იმის ნაცვლად, რომ სასიცოცხლო ნიშნები გამოიყენონ დაავადების მკურნალობისა და პაციენტის გამოჯანმრთელების ეფექტურობის ინდიკატორად, მომავალი მოდელი ჯანდაცვა გამოიყენებს სასიცოცხლო ნიშნების უწყვეტ და დისტანციურ მონიტორინგს, როგორც ინსტრუმენტს დაავადების დაწყების პოტენციური ინდიკატორების იდენტიფიცირებისთვის, რაც საშუალებას მისცემს კლინიკებს ჩაერიონ მძიმე დაავადების განვითარებაში.ადრეული შესაძლებლობა.
გათვალისწინებულია, რომ კლინიკური დონის სენსორების მზარდი ინტეგრაცია საბოლოოდ საშუალებას მისცემს შექმნას ერთჯერადი, ტარებადი სასიცოცხლო ნიშნების ჯანმრთელობის პატჩები, რომლებიც შეიძლება რეგულარულად განადგურდეს და შეიცვალოს, როგორიცაა კონტაქტური ლინზები.
მიუხედავად იმისა, რომ ჯანმრთელობისა და ფიტნესის მრავალი სამოსი შეიცავს სასიცოცხლო ნიშნების გაზომვის შესაძლებლობებს, მათი წაკითხვის მთლიანობა შეიძლება ეჭვქვეშ დადგეს მრავალი მიზეზის გამო, მათ შორის გამოყენებული სენსორების ხარისხის (უმრავლესობა არ არის კლინიკური კლასის), სად არის დამონტაჟებული და სად არის სენსორები. ხარისხის.ფიზიკური კონტაქტი ტარებისას.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს მოწყობილობები ადეკვატურია არაჯანმრთელობის პროფესიონალების სურვილისთვის, რომ მოხდეს შემთხვევითი თვითდაკვირვება მოსახერხებელი და კომფორტული ხელსაწყოების გამოყენებით, ისინი არ არიან შესაფერისი გაწვრთნილი სამედიცინო პროფესიონალებისთვის, რათა სათანადოდ შეაფასონ ინდივიდუალური ჯანმრთელობა და დასვან ინფორმირებული დიაგნოზი.
მეორეს მხრივ, მოწყობილობები, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება კლინიკური ხარისხის სასიცოცხლო ნიშნების დაკვირვების უზრუნველსაყოფად ხანგრძლივი დროის ინტერვალებით, შეიძლება იყოს მოცულობითი და არასასიამოვნო და ჰქონდეს პორტაბელურობის სხვადასხვა ხარისხი. ამ დიზაინის გადაწყვეტაში ჩვენ განვიხილავთ სასიცოცხლო ნიშნის ოთხი გაზომვის კლინიკურ მნიშვნელობას - სისხლი. ჟანგბადის გაჯერება (SpO2), გულისცემის სიხშირე (HR), ელექტროკარდიოგრამა (ECG) და სუნთქვის სიხშირე (RR) - და განიხილეთ საუკეთესო სენსორის კლინიკური ტიპი - წაკითხვები თითოეული კლასისთვის.
ჯანმრთელ ადამიანებში სისხლის ჟანგბადის გაჯერების დონე ჩვეულებრივ არის 95-100%. თუმცა, SpO2 დონე 93% ან უფრო დაბალი შეიძლება მიუთითებდეს, რომ ინდივიდს აქვს რესპირატორული დისტრესი, როგორიცაა საერთო სიმპტომი COVID-19-ის მქონე პაციენტებში. მნიშვნელოვანი სასიცოცხლო ნიშანი სამედიცინო პროფესიონალების რეგულარული მონიტორინგისთვის.ფოტოპლეტიზმოგრაფია (PPG) არის ოპტიკური საზომი ტექნიკა, რომელიც იყენებს მრავალ LED ემიტერს კანის ზედაპირის ქვეშ სისხლძარღვების გასანათებლად და ფოტოდიოდის მიმღებს ასახული სინათლის სიგნალის გამოსავლენად SpO2-ის გამოსათვლელად. მრავალი მაჯის ტარებადი მოწყობილობის საერთო მახასიათებელია, PPG სინათლის სიგნალი მგრძნობიარეა მოძრაობის არტეფაქტებისა და გარემოს განათების გარდამავალი ცვლილებების მიმართ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ცრუ წაკითხვა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ეს მოწყობილობები არ უზრუნველყოფენ კლინიკური ხარისხის გაზომვებს. კლინიკურ გარემოში SpO2 იზომება თითით ნახმარი პულსოქსიმეტრის გამოყენებით (სურათი 2), რომელიც ჩვეულებრივ მუდმივად არის მიმაგრებული სტაციონარული პაციენტის თითზე. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს ბატარეაზე მომუშავე პორტატული ვერსიები, ისინი შესაფერისია მხოლოდ წყვეტილი გაზომვების გასაკეთებლად.
ჯანსაღი გულისცემის სიხშირე (HR) ზოგადად ითვლება 60-100 დარტყმის დიაპაზონში წუთში, თუმცა, დროის ინტერვალი ინდივიდუალურ გულისცემას შორის არ არის მუდმივი. ჩვეულებრივ უწოდებენ გულისცემის ცვალებადობას (HRV), ეს ნიშნავს, რომ გულისცემა არის საშუალო მაჩვენებელი, რომელიც იზომება გულისცემის რამდენიმე ციკლის განმავლობაში. ჯანმრთელ ადამიანებში, გულისცემა და პულსის სიხშირე თითქმის ერთნაირია, რადგან გულის კუნთის ყოველი შეკუმშვისას სისხლი მთელ სხეულში მიედინება. თუმცა, გულის ზოგიერთმა სერიოზულმა დაავადებამ შეიძლება გამოიწვიოს გულის და პულსის სიხშირე განსხვავდება.
მაგალითად, არითმიების დროს, როგორიცაა წინაგულების ფიბრილაცია (Afib), გულში კუნთების ყველა შეკუმშვა არ ატარებს სისხლს მთელ სხეულში - ამის ნაცვლად, სისხლი გროვდება თავად გულის კამერებში, რაც შეიძლება სიცოცხლისთვის საშიში იყოს. წინაგულების ფიბრილაცია შეიძლება იყოს რთული. გამოვლენა, რადგან ის ზოგჯერ ხდება პერიოდულად და მხოლოდ მოკლე ხანმოკლე ინტერვალებით.
ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაციის მონაცემებით, Afib იწვევს ყოველ მეოთხე ინსულტს 40 წელზე უფროსი ასაკის ადამიანებში, რაც ადასტურებს დაავადების გამოვლენისა და მკურნალობის შესაძლებლობის მნიშვნელობას. ვინაიდან PPG სენსორები აკეთებენ ოპტიკურ გაზომვებს იგივე დაშვებით, როგორც HR და პულსის სიხშირე, მათზე დაყრდნობა შეუძლებელია AF-ის აღმოსაჩენად. ეს მოითხოვს გულის ელექტრული აქტივობის მუდმივ ჩაწერას - გულის ელექტრული სიგნალების გრაფიკულ წარმოდგენას, რომელსაც ეწოდება ელექტროკარდიოგრამა (ECG) - დიდი ხნის ინტერვალით.
ჰოლტერის მონიტორები ყველაზე გავრცელებული კლინიკური კლასის პორტატული მოწყობილობებია, რომლებიც გამოიყენება ამ მიზნით. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი იყენებენ ნაკლებ ელექტროდებს, ვიდრე სტატიკური ეკგ მონიტორები, რომლებიც გამოიყენება კლინიკურ პარამეტრებში, ისინი შეიძლება იყოს მოცულობითი და არასასიამოვნო ტარება, განსაკუთრებით ძილის დროს.
12-20 სუნთქვა წუთში არის მოსალოდნელი სუნთქვის სიხშირე (RR) ჯანსაღი ადამიანების უმეტესობისთვის. RR სიხშირე წუთში 30 სუნთქვაზე მეტი შეიძლება იყოს სუნთქვის დისტრესის მაჩვენებელი ცხელების ან სხვა მიზეზების გამო. მაშინ როცა ზოგიერთი ტარება მოწყობილობის ხსნარში გამოიყენება აქსელერომეტრი ან PPG RR-ის დასკვნების ტექნოლოგია, კლინიკური ხარისხის RR გაზომვები ხორციელდება ეკგ სიგნალში მოცემული ინფორმაციის გამოყენებით ან ბიოიმპედანსის (BioZ) სენსორის გამოყენებით, რომელიც იყენებს ორ სენსორს კანის ელექტრული წინაღობის დასახასიათებლად. პაციენტის სხეულზე მიმაგრებული ერთი ან მეტი ელექტროდი.
მიუხედავად იმისა, რომ FDA-ს მიერ გაწმენდილი ECG ფუნქციონირება ხელმისაწვდომია ჯანმრთელობისა და ფიტნესის ზოგიერთ მაღალი კლასის მოწყობილობაში, ბიოიმპედის ზონდი არის ფუნქცია, რომელიც ჩვეულებრივ არ არის ხელმისაწვდომი, რადგან ის მოითხოვს ცალკე BioZ სენსორის IC-ს ჩართვას. RR-ის გარდა, BioZ სენსორი მხარს უჭერს Bioelectrical. წინაღობის ანალიზი (BIA) და ბიოელექტრული წინაღობის სპექტროსკოპია (BIS), ორივე გამოიყენება სხეულის კუნთის, ცხიმისა და წყლის შემადგენლობის დონის გასაზომად. BioZ სენსორი ასევე მხარს უჭერს წინაღობის ელექტროკარდიოგრაფიას (ICG) და გამოიყენება კანის გალვანური პასუხის გასაზომად ( GSR), რომელიც შეიძლება იყოს სტრესის სასარგებლო მაჩვენებელი.
სურათი 1 გვიჩვენებს კლინიკური ხარისხის სასიცოცხლო ნიშნების AFE IC-ის ფუნქციურ ბლოკ დიაგრამას, რომელიც აერთიანებს სამი ცალკეული სენსორის (PPG, ECG და BioZ) ფუნქციონირებას ერთ პაკეტში.
სურათი 1 MAX86178 ულტრა დაბალი სიმძლავრის, 3-ში 1 კლინიკური ხარისხის სასიცოცხლო ნიშნები AFE (წყარო: ანალოგური მოწყობილობები)
მისი ორარხიანი PPG ოპტიკური მონაცემების შეძენის სისტემა მხარს უჭერს 6 LED-მდე და 4 ფოტოდიოდის შეყვანას, LED-ები პროგრამირებადია ორი მაღალი დენის, 8-ბიტიანი LED დრაივერის მეშვეობით. მიმღების გზას აქვს ორი დაბალი ხმაურის, მაღალი გარჩევადობის წაკითხვის არხი. თითოეული მათგანი მოიცავს დამოუკიდებელ 20-ბიტიან ADC-ებს და ატმოსფერული შუქის გაუქმების წრეს, რომელიც უზრუნველყოფს 90dB-ზე მეტ გარემოს უარყოფას 120Hz-ზე. PPG არხის SNR არის 113dB-მდე, SpO2-ის გაზომვის მხარდაჭერა მხოლოდ 16µA.
ეკგ არხი არის სრული სიგნალის ჯაჭვი, რომელიც უზრუნველყოფს ყველა ძირითად მახასიათებელს, რომელიც საჭიროა მაღალი ხარისხის ეკგ მონაცემების შესაგროვებლად, როგორიცაა მოქნილი მომატება, კრიტიკული ფილტრაცია, დაბალი ხმაური, მაღალი შეყვანის წინაღობა და მრავალჯერადი მიკერძოების პარამეტრები. დამატებითი ფუნქციები, როგორიცაა სწრაფი აღდგენა. , AC და DC ტყვიის ამოცნობა, ულტრა დაბალი სიმძლავრის სადენების ამოცნობა და მარჯვენა ფეხის წამყვანი საშუალებას იძლევა ძლიერი მუშაობა მომთხოვნ აპლიკაციებში, როგორიცაა მაჯის ნახმარი მოწყობილობები მშრალი ელექტროდებით. ანალოგური სიგნალის ჯაჭვი მართავს 18-ბიტიან სიგმა-დელტა ADC-ს ფართო დიაპაზონით. მომხმარებლის მიერ შერჩეული გამომავალი ნიმუშის განაკვეთები.
BioZ მიმღების არხებს აქვთ EMI ფილტრაცია და ფართო კალიბრაცია. BioZ მიმღებ არხებს ასევე აქვთ მაღალი შეყვანის წინაღობა, დაბალი ხმაური, პროგრამირებადი მომატება, დაბალი გამტარი და მაღალი გამტარი ფილტრების ვარიანტები და მაღალი გარჩევადობის ADC-ები. შეყვანის სტიმულების გენერირების რამდენიმე რეჟიმი არსებობს: დაბალანსებული კვადრატული ტალღის წყარო/ჩაძირვის დენი, სინუსური ტალღის დენი და სინუსური ტალღის და კვადრატული ტალღის ძაბვის სტიმულაცია. ხელმისაწვდომია სხვადასხვა სტიმულაციის ამპლიტუდა და სიხშირე. ასევე მხარს უჭერს BIA, BIS, ICG და GSR აპლიკაციებს.
FIFO დროის მონაცემები საშუალებას აძლევს სამივე სენსორული არხის სინქრონიზაციას. მოთავსებულია 7 x 7 49 მუწუკიანი ვაფლის დონის პაკეტში (WLP), AFE IC ზომავს მხოლოდ 2.6 მმ x 2.8 მმ, რაც მას იდეალურს ხდის დიზაინისთვის, როგორც კლინიკური ხარისხის. ტარება გულმკერდის პლასტირი (სურათი 2).
სურათი 2 გულმკერდის პლასტირი ორი სველი ელექტროდით, საყრდენი BIA და უწყვეტი RR/ICG, ECG, SpO2 AFE (წყარო: ანალოგური მოწყობილობები)
სურათი 3 გვიჩვენებს, თუ როგორ შეიძლება შეიქმნას ეს AFE, როგორც მაჯის ტარება, რათა უზრუნველყოს მოთხოვნის BIA და ECG უწყვეტი HR, SpO2 და EDA/GSR.
სურათი 3: მაჯაზე ნახმარი მოწყობილობა ოთხი მშრალი ელექტროდით, BIA-ს და ECG-ს მხარდაჭერით, უწყვეტი HR, SpO2 და GSR AFE (წყარო: ანალოგური მოწყობილობები)
SpO2, HR, ECG და RR არის მნიშვნელოვანი სასიცოცხლო ნიშნების გაზომვები, რომლებსაც იყენებენ ჯანდაცვის პროფესიონალები დიაგნოსტიკური მიზნებისთვის. სასიცოცხლო ნიშნების მუდმივი მონიტორინგი აცვიათ ხელსაწყოების გამოყენებით იქნება მომავალი ჯანდაცვის მოდელების ძირითადი კომპონენტი, რომელიც პროგნოზირებს დაავადების დაწყებას სიმპტომების გამოვლენამდე.
ამჟამად ხელმისაწვდომი სასიცოცხლო ნიშნების მრავალი მონიტორი აწარმოებს გაზომვებს, რომელთა გამოყენება შეუძლებელია ჯანდაცვის პროფესიონალების მიერ, რადგან მათ მიერ გამოყენებული სენსორები არ არის კლინიკური კლასის, ხოლო სხვებს უბრალოდ არ აქვთ უნარი ზუსტად გაზომონ RR, რადგან ისინი არ შეიცავს BioZ სენსორებს.
ამ დიზაინის გადაწყვეტაში ჩვენ ვაჩვენებთ IC-ს, რომელიც აერთიანებს სამი კლინიკური დონის სენსორს - PPG, ECG და BioZ ერთ პაკეტში და ვაჩვენებთ, თუ როგორ შეიძლება მისი დაპროექტება გულმკერდისა და მაჯის ტარებისთვის, SpO2, HR, ECG და RR გასაზომად. , ხოლო ასევე უზრუნველყოფს ჯანმრთელობასთან დაკავშირებულ სხვა სასარგებლო ფუნქციებს, მათ შორის BIA, BIS, GSR და ICG. გარდა იმისა, რომ გამოიყენება კლინიკური კლასის აცვიათ ხელსაწყოებში, IC იდეალურია ჭკვიან ტანსაცმელში ინტეგრირებისთვის, რათა უზრუნველყოს ისეთი ტიპის ინფორმაცია, რომელიც მაღალი შესრულება სჭირდებათ სპორტსმენებს.
ენდრიუ ბერტი არის აღმასრულებელი ბიზნეს მენეჯერი, სამრეწველო და ჯანდაცვის ბიზნეს განყოფილება, ანალოგური მოწყობილობები
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-05-2022