D'Wichtegkeet vu physiologesche vital Schëlder als Indikatoren fir mënschlech Gesondheet ass laang vu medizinesche Fachleit verstanen, awer déi aktuell COVID-19 Pandemie huet och d'ëffentlech Sensibiliséierung vu senger Wichtegkeet erhéicht.
Leider sinn déi meescht Leit, déi sech mat enger kontinuéierlecher Iwwerwaachung vu vital Zeechen erliewen, scho kënnen an engem klineschen Ëmfeld sinn, wou se fir akuter Krankheet behandelt ginn. D'Gesondheetsariichtung wäert kontinuéierlech a Remote Vital Schëlder Iwwerwaachung benotzen als Tool fir potenziell Indikatoren vum Ufank vun der Krankheet z'identifizéieren, sou datt Kliniker an der Entwécklung vu schwéierer Krankheet intervenéiere kënnen.Déi éischt Geleeënheet virun.
Et gëtt virgesinn datt d'Erhéijung vun der Integratioun vu klineschen Grad Sensoren schlussendlech d'Entwécklung vun disposéierbaren, wearablen vital Zeechen Gesondheetsflecken erméiglechen, déi regelméisseg entsuergt an ersat kënne ginn, sou wéi Kontaktlënse.
Wärend vill Gesondheets- a Fitnesswearables vital Schëldermiessungsfäegkeeten enthalen, kann d'Integritéit vun hire Liesungen aus enger Rei vu Grënn a Fro gestallt ginn, dorënner d'Qualitéit vun de benotzte Sensoren (déi meescht sinn net klinesch Grad), wou se installéiert sinn a wou d'Sensoren sinn. d'Qualitéit vun.Kierperleche Kontakt beim Droen.
Obwuel dës Apparater adäquat sinn fir de Wonsch vun Net-Gesondheetsfachleit fir geleeëntlech Selbstobservatioun mat engem prakteschen a gemittleche wearable Apparat, si si net gëeegent fir ausgebilte medizinesche Fachleit fir déi individuell Gesondheet richteg ze bewäerten an informéiert Diagnosen ze maachen.
Op der anerer Säit, Apparater déi aktuell benotzt gi fir klinesch-grade vital Zeechen Observatioune iwwer méi laang Zäitintervaller ze liwweren, kënnen voluminös an onwuel sinn, a verschidde Grade vu Portabilitéit hunn. Sauerstoffsättigung (SpO2), Häerzfrequenz (HR), Elektrokardiogramm (EKG), an Atmungsrate (RR) - a betruecht klinesch Bescht Sensortyp - Liesungen fir all Grad ze liwweren.
Blutt Sauerstoff Sättigungsniveauen bei gesonden Individuen sinn normalerweis ongeféier 95-100%. Wéi och ëmmer, e SpO2 Niveau vun 93% oder manner kann uginn datt en Individuum Otemschwieregkeeten erliewt - sou wéi e gemeinsamt Symptom bei Patienten mat COVID-19 - et mécht et eng wichteg vital Zeechen fir regelméisseg Iwwerwaachung vu medizinesche Fachleit.Photoplethysmography (PPG) is an optical measurement technique that uses multiple LED emitters to illuminate blood ships below the skin's Uewerfläch an e Photodiode Receiver fir de reflektéierte Liichtsignal z'entdecken fir SpO2 ze berechnen.Während et gouf e gemeinsame Feature vu ville Handgelenk gedroenen wearables, de PPG Liichtsignal ass ufälleg fir Interferenz vu Bewegungsartefakte a transiente Verännerungen an der Ambientbeleuchtung, wat zu falsche Liesungen féieren kann, dat heescht datt dës Apparater keng klinesch Grad Miessunge ubidden. An engem klineschen Ëmfeld , SpO2 gëtt gemooss mat engem Fanger gedroenen Pulsoximeter (Figur 2), normalerweis kontinuéierlech un engem stationäre Patient säi Fanger befestegt.Während Batterie ugedriwwen portable Versiounen existéieren, si si nëmme gëeegent fir intermittéierend Miessunge ze maachen.
Eng gesond Häerzfrequenz (HR) gëtt allgemeng als am Beräich vu 60-100 Schlag pro Minutt ugesinn, awer den Zäitintervall tëscht den individuellen Häerzschlag ass net konstant. Häerzgeschwindegkeet ass en Duerchschnëtt gemooss iwwer e puer Häerzschlagzyklen. Bei gesonden Individuen sinn d'Häerzgeschwindegkeet an d'Pulsrate bal d'selwecht, well mat all Kontraktioun vum Häerzmuskel Blutt duerch de Kierper gepompelt gëtt. Häerz- a Pulsraten ënnerscheeden.
Zum Beispill, an Arrhythmien wéi Atriumfibrillatioun (Afib), net all Muskelkontraktioun am Häerz pompelt Blutt duerch de Kierper - amplaz, Blutt accumuléiert an de Chambers vum Häerz selwer, wat liewensgeféierlech ka sinn. z'entdecken, well et heiansdo intermitterant an nëmme fir kuerz kuerz Intervalle geschitt.
Laut der Weltgesondheetsorganisatioun verursaacht Afib ee vu véier Schlaganfall bei Leit iwwer 40 Joer, e Fakt, deen d'Wichtegkeet weist, d'Krankheet z'entdecken an ze behandelen.Zënter datt PPG-Sensoren optesch Miessunge maachen ënner der selwechter Viraussetzung wéi HR an Dëst erfuerdert kontinuéierlech Opzeechnunge vun der elektrescher Aktivitéit vum Häerz - eng grafesch Representatioun vun den elektresche Signaler vum Häerz genannt en Elektrokardiogramm (EKG) - iwwer laang Zäitintervaller.
Holter Monitore sinn déi meescht üblech klinesch Grad portable Geräter, déi fir dësen Zweck benotzt ginn.Während se manner Elektroden benotzen wéi statesch ECG-Monitore, déi a klineschen Astellungen benotzt ginn, kënne se voluminös an onwuel sinn ze droen, besonnesch beim Schlof.
12-20 Otem pro Minutt ass déi erwaart Otemschwieregkeeten (RR) fir déi meescht gesond Individuen.En RR Taux iwwer 30 Otemschwieregkeeten pro Minutt kann e Indikator vun Otemschwieregkeeten wéinst Féiwer oder aner Ursaachen sinn. Technologie fir RR ofzeschléissen, klinesch-grade RR Miessunge gi mat Informatioun aus dem EKG-Signal ausgefouert oder mat engem Bioimpedanz-Sensor (BioZ) benotzt, deen zwee Sensoren benotzt fir d'elektresch Impedanz vun der Haut ze charakteriséieren. Eng oder méi Elektroden, déi un de Kierper vum Patient befestegt sinn.
Wärend FDA-geläscht ECG-Funktionalitéit an e puer High-End Gesondheets- a Fitness-wearables verfügbar ass, ass Bioimpedanz-Sensing eng Feature déi net typesch verfügbar ass well et d'Inklusioun vun engem separaten BioZ Sensor IC erfuerdert. Nieft RR ënnerstëtzt de BioZ Sensor Bioelektresch Impedanzanalyse (BIA) a Bioelektresch Impedanzspektroskopie (BIS), déi allebéid benotzt gi fir d'Kompositiounsniveauen vum Kierpermuskel, Fett a Waasser ze moossen. GSR), wat e nëtzlechen Indikator vu Stress kann sinn.
Figur 1 weist e funktionnelle Blockdiagramm vun engem klineschen Grad vital Zeechen AFE IC, deen d'Funktionalitéit vun dräi getrennten Sensoren (PPG, ECG a BioZ) an engem eenzege Package integréiert.
Figur 1 MAX86178 ultra-niddereg Kraaft, 3-an-1 klinesch-grad Vital Zeechen AFE (Quell: Analog Geräter)
Säin Dual-Channel PPG opteschen Datenacquisitiounssystem ënnerstëtzt bis zu 6 LEDs a 4 Photodiode-Inputen, mat den LEDs programméierbar duerch zwee High-Channel, 8-Bit LED-Treiber. jidderee enthält onofhängeg 20-Bit ADCs an Ambient Light Annulatioun Circuit, déi iwwer 90dB Ambient Oflehnung bei 120Hz ubitt. De SNR vum PPG Kanal ass sou héich wéi 113dB, ënnerstëtzt SpO2 Messung vun nëmmen 16µA.
Den ECG-Kanal ass eng komplett Signalkette déi all d'Schlësselfeatures ubitt déi néideg sinn fir héichqualitativ ECG-Daten ze sammelen, sou wéi flexibel Gewënn, kritesch Filteren, geréng Geräischer, héich Inputimpedanz a verschidde Leadbiasoptiounen.Zousätzlech Funktiounen wéi séier Erhuelung , AC an DC Lead Detektioun, Ultra-Low Power Lead Detectioun a rietse Been Drive erméiglechen eng robust Operatioun an usprochsvollen Uwendungen wéi Handgelenk-gedroenen Apparater mat trockenem Elektroden. vun de Benotzer-selektiven Ausgangsprobenraten.
BioZ Empfang Channels Feature EMI Filtering an extensiv Kalibratioun. equilibréiert Quadratwellequell / Sinkstroum, Sinuswellestroum, a Sinuswelle a Quadratwellespannungsstimulatioun. Eng Vielfalt vu Stimulatiounsamplituden a Frequenzen sinn verfügbar. Et ënnerstëtzt och BIA, BIS, ICG a GSR Uwendungen.
FIFO Timing Daten erlaabt all dräi Sensorkanäl ze synchroniséieren.Houseed in a 7 x 7 49-bump wafer-level package (WLP), the AFE IC mess just 2.6mm x 2.8mm, making it ideal for design as a clinical-grade wearable Këscht Patch (Figur 2).
Figur 2 Këschtpatch mat zwou naass Elektroden, ënnerstëtzen BIA a kontinuéierlech RR/ICG, ECG, SpO2 AFE (Quell: Analog Geräter)
Figur 3 illustréiert wéi dës AFE kann als Handgelenk gedroen entworf ginn fir on-demand BIA an ECG mat kontinuéierlech HR, SpO2 an EDA / GSR ze bidden.
Figur 3: Handgelenk-gedroen Apparat mat véier dréchen Elektroden, ënnerstëtzen BIA an ECG, mat kontinuéierlech HR, SpO2, an GSR AFE (Quell: Analog Apparater)
SpO2, HR, ECG an RR si wichteg Vital Zeechen Miessunge vun de Gesondheetsspezialisten fir diagnostesch Zwecker benotzt. Kontinuéierlech vital Schëlder Iwwerwaachung mat wearables wäert e Schlësselkomponent vun zukünftege Gesondheetsmodeller sinn, virauszesoen datt d'Krankheet beginn ier Symptomer erscheinen.
Vill vun den aktuell verfügbare vital Schëlder Monitore produzéieren Miessunge déi net vu Gesondheetsspezialisten benotzt kënne ginn, well d'Sensoren déi se benotzen net klinesch Grad sinn, anerer hunn einfach net d'Fäegkeet fir RR genau ze moossen well se keng BioZ Sensoren enthalen.
An dëser Designléisung demonstréiere mir en IC deen dräi klinesch Grad Sensoren integréiert - PPG, ECG a BioZ an engem eenzege Package a weisen wéi et an Këscht- a Handgelenkwearables entworf ka ginn, fir SpO2, HR, ECG a RR ze moossen. , wärend och aner nëtzlech Gesondheetsbezuelungsfunktiounen ubitt, dorënner BIA, BIS, GSR, an ICG.Nieft fir a klinesch-grade wearables benotzt ze ginn, ass den IC ideal fir d'Integratioun an d'Smart Kleedung fir d'Zort vun Informatioun ze bidden déi héich- Leeschtung Sportler brauchen.
Andrew Burt ass Executive Business Manager, Industrie- a Gesondheetsariichtung Business Unit, Analog Geräter
Post Zäit: Aug-05-2022