Физиологиялық өмірлік белгілердің адам денсаулығының көрсеткіштері ретіндегі маңыздылығын медицина мамандары бұрыннан түсінген, бірақ қазіргі COVID-19 пандемиясы да оның маңыздылығы туралы халықтың хабардарлығын арттырды.
Өкінішке орай, өмірлік маңызды көрсеткіштерді үздіксіз бақылаудан өтіп жатқан адамдардың көпшілігі қазірдің өзінде жедел аурудан емделіп жатқан клиникалық жағдайда болуы мүмкін. Ауруды емдеудің және пациенттің сауығуының тиімділігінің көрсеткіші ретінде өмірлік маңызды белгілерді пайдаланудың орнына, болашақ модель денсаулық сақтау клиникаларға ауыр аурудың дамуына араласуға мүмкіндік беретін аурудың басталуының ықтимал көрсеткіштерін анықтау құралы ретінде өмірлік белгілерді үздіксіз және қашықтан бақылауды қолданады.Бұрынғы ең ерте мүмкіндік.
Клиникалық дәрежедегі сенсорлардың ұлғайып келе жатқан интеграциясы, сайып келгенде, контактілі линзалар сияқты жүйелі түрде жойылатын және ауыстырылатын өмірлік маңызды белгілерге арналған бір реттік, киілетін денсаулық патчтарын жасауға мүмкіндік береді деп болжануда.
Көптеген денсаулыққа және фитнеске арналған киетін құрылғылар өмірлік маңызды белгілерді өлшеу мүмкіндіктерін қамтығанымен, олардың көрсеткіштерінің тұтастығына пайдаланылған сенсорлардың сапасы (көбінесе клиникалық емес), олар орнатылған және сенсорлар қай жерде орналасқаны сияқты бірқатар себептер бойынша күмәндануға болады. сапасы. кию кезінде физикалық байланыс.
Бұл құрылғылар медициналық емес мамандардың ыңғайлы және ыңғайлы киетін құрылғыны пайдаланып кездейсоқ өзін-өзі бақылау тілегі үшін жеткілікті болғанымен, олар жеке денсаулықты дұрыс бағалау және негізделген диагноз қою үшін оқытылған медицина мамандарына жарамайды.
Екінші жағынан, қазіргі уақытта ұзақ уақыт аралықтарында клиникалық дәрежедегі өмірлік маңызды белгілерді бақылауды қамтамасыз ету үшін пайдаланылатын құрылғылар көлемді және ыңғайсыз болуы мүмкін және әртүрлі дәрежеде тасымалдануы мүмкін. Бұл жобалық шешімде біз төрт өмірлік маңызды өлшемнің клиникалық маңыздылығын қарастырамыз - қан оттегінің қанығуы (SpO2), жүрек соғу жиілігі (HR), электрокардиограмма (ЭКГ) және тыныс алу жиілігі (RR) - және клиникалық ең жақсы сенсор түрі - әрбір сынып үшін көрсеткіштерді қамтамасыз етуді қарастырыңыз.
Дені сау адамдарда қанның оттегімен қанығу деңгейлері әдетте 95-100% шамасында болады. Дегенмен, SpO2 деңгейі 93% немесе одан төмен болса, адамның тыныс алу бұзылыстары бар екенін көрсетуі мүмкін (мысалы, COVID-19 бар емделушілерде жиі кездесетін симптом — бұл оны ауыр етеді. Медицина мамандарының тұрақты мониторингі үшін маңызды өмірлік белгі.Фотоплетизмография (PPG) – тері бетінің астындағы қан тамырларын жарықтандыру үшін бірнеше жарық диодты эмитенттерді және SpO2 есептеу үшін шағылысқан жарық сигналын анықтау үшін фотодиодты қабылдағышты пайдаланатын оптикалық өлшеу әдісі. Көптеген білезік киетін киетін құрылғылардың ортақ ерекшелігі, PPG жарық сигналы қозғалыс артефактілерінің кедергілеріне және қоршаған жарықтандырудағы өтпелі өзгерістерге сезімтал, бұл жалған көрсеткіштерге әкелуі мүмкін, яғни бұл құрылғылар клиникалық өлшемдерді қамтамасыз етпейді .Клиникалық жағдайда , SpO2 әдетте стационарлық емделушінің саусағына үздіксіз жалғанатын саусақпен киілетін импульстік оксиметрдің (2-сурет) көмегімен өлшенеді. Батареямен жұмыс істейтін портативті нұсқалары бар болса да, олар тек үзік-үзік өлшеулер жүргізу үшін жарамды.
Салауатты жүрек соғу жиілігі (ЖЖ) әдетте минутына 60-100 соққы диапазонында болып саналады, дегенмен жеке жүрек соғыстары арасындағы уақыт аралығы тұрақты емес. Әдетте жүрек соғу жиілігінің өзгермелілігі (HRV) деп аталады, бұл жүрек соғу жиілігі бірнеше жүрек соғу циклі бойынша өлшенетін орташа көрсеткіш. Дені сау адамдарда жүрек соғу жиілігі мен импульс жиілігі бірдей дерлік болады, өйткені жүрек бұлшықетінің әрбір жиырылуымен қан бүкіл денеге айдалады. Дегенмен, кейбір ауыр жүрек аурулары себеп болуы мүмкін. жүрек және тамыр соғу жиілігі әр түрлі болады.
Мысалы, жүрекшелердің фибрилляциясы (Afib) сияқты аритмияда жүректегі бұлшықеттердің жиырылуының бәрі қанды бүкіл денеге айдай бермейді - оның орнына қан жүректің өз камераларында жиналады, бұл өмірге қауіп төндіруі мүмкін .Атриальды фибрилляция қиын болуы мүмкін. анықтау үшін, себебі ол кейде үзік-үзік және тек қысқа қысқа аралықтарда болады.
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының мәліметі бойынша, Афиб 40 жастан асқан адамдарда әрбір төртінші инсультті тудырады, бұл ауруды анықтау және емдеу мүмкіндігінің маңыздылығын көрсетеді. Өйткені PPG сенсорлары оптикалық өлшеулерді HR және HR сияқты болжаммен жасайды. пульс жиілігін анықтау үшін оларға сену мүмкін емес. Бұл жүректің электрлік белсенділігін үздіксіз жазуды қажет етеді -- электрокардиограмма (ЭКГ) деп аталатын жүректің электрлік сигналдарының графикалық көрінісі -- ұзақ уақыт аралықтарында.
Холтер мониторлары осы мақсатта қолданылатын ең кең тараған клиникалық дәрежелі портативті құрылғылар болып табылады. Олар клиникалық жағдайларда қолданылатын статикалық ЭКГ мониторларына қарағанда электродтарды азырақ пайдаланғанымен, олар көлемді және әсіресе ұйықтап жатқанда киюге ыңғайсыз болуы мүмкін.
Минутына 12-20 тыныс алу – дені сау адамдардың көпшілігі үшін күтілетін тыныс алу жиілігі (RR). Минутына 30-дан жоғары тыныс алу жиілігі қызбаға немесе басқа себептерге байланысты тыныс алудың бұзылуының көрсеткіші болуы мүмкін. Кейбір киілетін құрылғы шешімдерінде акселерометр немесе PPG қолданылады. RR шығару технологиясы, клиникалық дәрежедегі RR өлшемдері ЭКГ сигналында қамтылған ақпаратты немесе терінің электр кедергісін сипаттау үшін екі сенсорды пайдаланатын биоимпеданс (BioZ) сенсорын пайдалану арқылы орындалады. Бір немесе бірнеше электродтар пациенттің денесіне бекітілген.
FDA рұқсатынан өткен ЭКГ функционалдығы денсаулыққа және фитнеске арналған кейбір жоғары сапалы киюге арналған құрылғыларда қолжетімді болғанымен, биоимпедансты анықтау әдетте қол жетімді емес мүмкіндік болып табылады, себебі ол жеке BioZ сенсорының IC қосылуын талап етеді. RR-ге қосымша, BioZ сенсоры биоэлектрлік құрылғыларды қолдайды. Импеданс талдауы (BIA) және биоэлектрлік кедергі спектроскопиясы (BIS), екеуі де дене бұлшықетінің, майдың және судың композициялық деңгейлерін өлшеу үшін қолданылады. BioZ сенсоры сонымен қатар импеданс электрокардиографиясын (ICG) қолдайды және гальваникалық терінің реакциясын өлшеу үшін қолданылады ( GSR), бұл стресстің пайдалы көрсеткіші болуы мүмкін.
1-суретте үш бөлек сенсордың (PPG, ЭКГ және BioZ) функционалдығын бір пакетке біріктіретін AFE IC клиникалық дәрежедегі өмірлік маңызды белгілердің функционалды блок диаграммасы көрсетілген.
1-сурет MAX86178 өте төмен қуатты, 3-і 1-де клиникалық дәрежедегі өмірлік маңызды белгілер AFE (Дереккөз: Аналогтық құрылғылар)
Оның қос арналы PPG оптикалық деректерді жинау жүйесі 6 жарық диодты және 4 фотодиод кірісін қолдайды, жарық диодтары екі жоғары ток, 8 биттік жарық диодты драйвері арқылы бағдарламалануы мүмкін. Қабылдау жолында шуы төмен, ажыратымдылығы жоғары екі оқу арнасы бар, әрқайсысы 120 Гц жиілікте 90 дБ-ден астам қоршаған ортаны қабылдамауды қамтамасыз ететін тәуелсіз 20 биттік ADC және сыртқы жарықты жою схемасын қосады. PPG арнасының SNR мәні 113 дБ дейін жоғары, тек 16 мкА SpO2 өлшеуін қолдайды.
ЭКГ арнасы – икемді күшейту, маңызды сүзгілеу, төмен шу, жоғары кіріс кедергісі және бірнеше ығысу опциялары сияқты жоғары сапалы ЭКГ деректерін жинауға қажетті барлық негізгі мүмкіндіктерді қамтамасыз ететін толық сигнал тізбегі. Жылдам қалпына келтіру сияқты қосымша мүмкіндіктер , Айнымалы және тұрақты ток сымын анықтау, ультра төмен қуат сымын анықтау және оң аяқ жетек құрғақ электродтары бар білезікке тағатын құрылғылар сияқты талап етілетін қолданбаларда сенімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Аналогтық сигнал тізбегі кең ауқымды 18 биттік сигма-дельта ADC жетектейді. пайдаланушы таңдайтын шығыс үлгілерінің жылдамдығы.
BioZ қабылдау арналарында EMI сүзгілеу және ауқымды калибрлеу бар. BioZ қабылдау арналарында сонымен қатар жоғары кіріс кедергісі, төмен шу, бағдарламаланатын күшейту, төмен және жоғары жиілікті сүзгі опциялары және жоғары ажыратымдылықтағы ADC бар. Кіріс ынталандыруларын генерациялаудың бірнеше режимдері бар: теңдестірілген шаршы толқын көзі/шөгу тогы, синус толқыны тогы және синустық толқын мен шаршы толқын кернеуін ынталандыру. Түрлі ынталандыру амплитудалары мен жиіліктері қол жетімді. Ол сонымен қатар BIA, BIS, ICG және GSR қолданбаларын қолдайды.
FIFO уақытының деректері барлық үш сенсорлық арнаны синхрондауға мүмкіндік береді. 7 x 7 49 дөңес вафли деңгейіндегі пакетте (WLP) орналасқан AFE IC небәрі 2,6 мм x 2,8 мм өлшейді, бұл оны клиникалық деңгейдегі дизайн үшін өте қолайлы етеді. киілетін кеудеге арналған патч (2-сурет).
2-сурет BIA және үздіксіз RR/ICG, ЭКГ, SpO2 AFE қолдайтын екі дымқыл электродтары бар кеудеге арналған патч (Дереккөз: Аналогтық құрылғылар)
3-суретте бұл AFE үздіксіз HR, SpO2 және EDA/GSR бар сұраныс бойынша BIA және ЭКГ қамтамасыз ету үшін білезік киетін құрылғы ретінде қалай жобалануы мүмкін екенін көрсетеді.
3-сурет: BIA және ЭКГ қолдайтын, үздіксіз HR, SpO2 және GSR AFE бар төрт құрғақ электродтары бар білезікке тақылатын құрылғы (Дереккөз: Аналогтық құрылғылар)
SpO2, HR, ЭКГ және RR денсаулық сақтау мамандары диагностикалық мақсаттарда қолданатын маңызды өмірлік белгілерді өлшеу болып табылады. Тағатын құрылғыларды пайдалана отырып, өмірлік белгілерді үздіксіз бақылау болашақ денсаулық сақтау үлгілерінің негізгі құрамдас бөлігі болады, симптомдар пайда болғанға дейін аурудың басталуын болжайды.
Қазіргі уақытта қол жетімді өмірлік маңызды мониторлардың көпшілігі денсаулық сақтау мамандары пайдалана алмайтын өлшемдерді шығарады, себебі олар қолданатын сенсорлар клиникалық дәрежеге жатпайды, ал басқаларында RR дәл өлшеу мүмкіндігі жоқ, өйткені оларда BioZ сенсорлары жоқ.
Бұл дизайн шешімінде біз үш клиникалық дәрежелі сенсорларды - PPG, ECG және BioZ-ды бір пакетке біріктіретін IC көрсетеміз және оны SpO2, HR, ЭКГ және RR өлшеу үшін кеудеге және білекке киетін құрылғыларға қалай жасауға болатынын көрсетеміз. , сонымен қатар денсаулыққа қатысты басқа пайдалы функцияларды, соның ішінде BIA, BIS, GSR және ICG қызметтерін қамтамасыз етеді. Клиникалық деңгейдегі киілетін құрылғыларда қолданылуымен қатар, IC жоғары ақпарат түрін қамтамасыз ету үшін смарт киімге біріктіру үшін өте қолайлы. өнімділік спортшыларға қажет.
Эндрю Берт – аналогтық құрылғылардың өнеркәсіптік және денсаулық сақтау бөлімшесінің атқарушы бизнес менеджері
Жіберу уақыты: 05 тамыз 2022 ж