Хүний эрүүл мэндийн үзүүлэлт болох физиологийн амин чухал шинж тэмдгүүдийн ач холбогдлыг эмнэлгийн мэргэжилтнүүд эртнээс ойлгож ирсэн боловч өнөөгийн COVID-19 тахал нь түүний ач холбогдлын талаарх олон нийтийн ойлголтыг нэмэгдүүлж байна.
Харамсалтай нь, амин чухал шинж тэмдгүүдийн байнгын хяналтанд байдаг ихэнх хүмүүс цочмог өвчний улмаас эмнэлзүйн орчинд аль хэдийн эмчлэгдэж байгаа байж болох юм. Өвчний эмчилгээ, өвчтөний эдгэрэлтийн үр дүнтэй байдлын үзүүлэлт болох амин чухал шинж тэмдгүүдийг ашиглахын оронд энэ нь ирээдүйн загвар юм. Эрүүл мэндийн тусламж үйлчилгээ нь өвчний эхлэлийн боломжит үзүүлэлтүүдийг тодорхойлох хэрэгсэл болгон тасралтгүй, алсын зайнаас амин чухал шинж тэмдгийн хяналтыг ашиглаж, эмч нарт хүнд өвчний хөгжилд оролцох боломжийг олгоно.Өмнөх хамгийн анхны боломж.
Эмнэлзүйн түвшний мэдрэгчийг улам бүр нэгтгэснээр контакт линз зэрэг тогтмол устгаж, сольж болох нэг удаагийн, зүүж болох амин чухал шинж тэмдгүүдийн эрүүл мэндийн нөхөөсийг хөгжүүлэх боломжтой болно гэж төсөөлж байна.
Эрүүл мэнд, фитнесс өмсдөг олон төхөөрөмж нь амин чухал шинж тэмдгийг хэмжих чадвартай байдаг ч ашигласан мэдрэгчүүдийн чанар (ихэнх нь эмнэлзүйн шинж чанартай биш), хаана суурилуулсан, мэдрэгчийг хаана байрлуулсан зэрэг хэд хэдэн шалтгааны улмаас тэдгээрийн уншилтын бүрэн бүтэн байдалд эргэлзэж болно. чанар.Өмсөх үед бие махбодтой харилцах.
Эдгээр төхөөрөмжүүд нь эрүүл мэндийн бус мэргэжилтнүүдийн биед эвтэйхэн, тохь тухтай зүүж болох төхөөрөмж ашиглан өөрийгөө ажиглахад хангалттай боловч эрүүл мэндийг зөв үнэлж, үнэн зөв оношлоход бэлтгэгдсэн эмнэлгийн мэргэжилтнүүдэд тохиромжгүй байдаг.
Нөгөөтэйгүүр, урт хугацааны интервалаар эмнэлзүйн түвшний амин чухал шинж тэмдгийн ажиглалт хийхэд ашигладаг төхөөрөмжүүд нь том хэмжээтэй, эвгүй, янз бүрийн зэрэгтэй зөөвөрлөх чадвартай байдаг. Энэхүү дизайны шийдэлд бид дөрвөн амин чухал шинж тэмдгийн хэмжилтийн эмнэлзүйн ач холбогдлыг судалсан болно. Хүчилтөрөгчийн ханалт (SpO2), зүрхний цохилт (HR), электрокардиограмм (ЭКГ), амьсгалын хурд (RR) - мөн эмнэлзүйн Шилдэг мэдрэгчийн төрөл - Анги тус бүрийн уншилтуудыг авч үзье.
Эрүүл хүмүүсийн цусан дахь хүчилтөрөгчийн ханалтын түвшин ихэвчлэн 95-100% орчим байдаг. Гэсэн хэдий ч SpO2-ийн түвшин 93% ба түүнээс доош байх нь тухайн хүн амьсгалын замын хямралд орж байгааг илтгэж, тухайлбал, COVID-19-тэй өвчтөнүүдийн нийтлэг шинж тэмдэг болдог. Эмнэлгийн мэргэжилтнүүдийн байнгын хяналтанд байх чухал амин чухал шинж тэмдэг. Фотоплетизмографи (PPG) нь арьсны гадаргуу доорх цусны судсыг гэрэлтүүлэхэд олон LED ялгаруулагч, SpO2-ийг тооцоолохын тулд туссан гэрлийн дохиог илрүүлэх фотодиод хүлээн авагч ашигладаг оптик хэмжилтийн арга юм. Бугуйнд зүүдэг олон зүүдэг хэрэгслийн нийтлэг шинж чанар болох PPG гэрлийн дохио нь хөдөлгөөний эд өлгийн нөлөөнд автдаг ба орчны гэрэлтүүлгийн түр зуурын өөрчлөлтөд өртөмтгий байдаг бөгөөд энэ нь худал уншилтад хүргэдэг бөгөөд эдгээр төхөөрөмжүүд нь эмнэлзүйн түвшний хэмжилт хийхгүй гэсэн үг юм. Эмнэлзүйн нөхцөлд. , SpO2-ийг хуруунд зүүсэн импульсийн оксиметр (Зураг 2) ашиглан хэмждэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн хөдөлгөөнгүй өвчтөний хуруунд тасралтгүй залгагдсан байдаг. Батерейгаар ажилладаг зөөврийн хувилбарууд байдаг ч тэдгээр нь зөвхөн үе үе хэмжилт хийхэд тохиромжтой байдаг.
Эрүүл зүрхний цохилтыг (HR) ерөнхийдөө минутанд 60-100 цохилт гэж үздэг боловч тус бүрийн зүрхний цохилтын хоорондох хугацаа тогтмол байдаггүй. Зүрхний цохилтын хэлбэлзэл (HRV) гэж ерөнхийд нь нэрлэдэг. Зүрхний цохилт нь зүрхний цохилтын хэд хэдэн мөчлөгт хэмжигддэг дундаж үзүүлэлт юм. Эрүүл хүмүүсийн зүрхний цохилт, импульсийн давтамж нь бараг ижил байдаг, учир нь зүрхний булчингийн агшилт бүрт цус бүх биеэр шахагддаг. Гэсэн хэдий ч зүрхний зарим ноцтой эмгэгүүд үүсдэг. зүрхний болон импульсийн хэмнэл өөр байна.
Жишээлбэл, тосгуурын фибрилляци (Afib) гэх мэт хэм алдагдалын үед зүрхний булчингийн агшилт бүр цусыг бүхэлд нь шахдаггүй - үүний оронд цус зүрхний хөндийд хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь амь насанд аюул учруулж болзошгүй юм. Тосгуурын фибрилляци хэцүү байж болно Энэ нь заримдаа үе үе, зөвхөн богино хугацаанд тохиолддог тул илрүүлэх.
Дэлхийн Эрүүл Мэндийн Байгууллагын мэдээлснээр, Афиб нь 40-өөс дээш насны хүмүүсийн дөрвөн цус харвалт тутмын нэгийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь өвчнийг илрүүлэх, эмчлэх чадвартай байхын чухлыг харуулж байна. Учир нь PPG мэдрэгч нь хүний нөөцийн болон хүний нөөцийн хэмжилттэй ижил таамаглалаар оптик хэмжилт хийдэг. импульсийн хурд, AF-ийг илрүүлэхэд тэдгээрт найдах боломжгүй. Энэ нь зүрхний цахилгааны үйл ажиллагааг тасралтгүй бүртгэх шаардлагатай -- зүрхний цахилгаан дохионы график дүрслэлийг электрокардиограмм (ЭКГ) гэж нэрлэдэг -- урт хугацааны интервалаар.
Холтер мониторууд нь энэ зорилгоор ашиглагддаг хамгийн түгээмэл эмнэлзүйн зэрэглэлийн зөөврийн төхөөрөмж юм. Эмнэлзүйн нөхцөлд ашигладаг статик ЭКГ монитороос цөөн электрод ашигладаг ч том хэмжээтэй, ялангуяа унтаж байх үед өмсөхөд эвгүй байдаг.
Минутанд 12-20 удаа амьсгалах нь ихэнх эрүүл хүмүүсийн хүлээгдэж буй амьсгалын тоо юм. Минутанд 30-аас дээш удаа амьсгалах нь халууралт болон бусад шалтгааны улмаас амьсгалын замын хямралын шинж тэмдэг байж болно. Зарим зүүдэг төхөөрөмжийн шийдэл нь акселерометр эсвэл PPG ашигладаг. RR дүгнэлт гаргах технологи, эмнэлзүйн түвшний RR хэмжилтийг ЭКГ дохионд агуулагдах мэдээллийг ашиглан эсвэл арьсны цахилгааны эсэргүүцлийг тодорхойлох хоёр мэдрэгч ашигладаг биоимпеданс (BioZ) мэдрэгч ашиглан хийдэг. Нэг буюу хэд хэдэн электрод өвчтөний биед наалддаг.
FDA-ийн зөвшөөрөгдсөн ЭКГ функц нь эрүүл мэнд, фитнессийн өндөр зэрэглэлийн зарим өмсгөлүүдэд байдаг ч био импеданс мэдрэгч нь тусдаа BioZ мэдрэгч IC-г оруулах шаардлагатай байдаг тул тийм ч түгээмэл байдаггүй онцлог юм. RR-ээс гадна BioZ мэдрэгч нь биоэлектрикийг дэмждэг. Эсэргүүцлийн шинжилгээ (BIA) ба биоэлектрик эсэргүүцэл спектроскопи (BIS) хоёулаа биеийн булчин, өөх тос, усны найрлагын түвшинг хэмжихэд ашиглагддаг. BioZ мэдрэгч нь эсэргүүцлийн электрокардиографийг (ICG) дэмждэг бөгөөд арьсны галаник хариу урвалыг хэмжихэд ашиглагддаг ( GSR) нь стрессийн ашигтай үзүүлэлт байж болно.
Зураг 1-д гурван тусдаа мэдрэгчийн (PPG, ECG, BioZ) функцийг нэг багц болгон нэгтгэсэн эмнэлзүйн түвшний амин чухал шинж тэмдгүүдийн AFE IC-ийн функциональ блок диаграммыг үзүүлэв.
Зураг 1 MAX86178 хэт бага чадалтай, 3-ын 1-д клиник зэрэглэлийн амин чухал шинж тэмдгүүд AFE (Эх сурвалж: Аналог төхөөрөмжүүд)
Түүний хос сувгийн PPG оптик өгөгдөл цуглуулах систем нь 6 хүртэлх LED ба 4 фотодиодын оролтыг дэмждэг бөгөөд LED нь хоёр өндөр гүйдэлтэй, 8 битийн LED драйвераар програмчлагдах боломжтой. Хүлээн авах зам нь дуу чимээ багатай, өндөр нарийвчлалтай унших хоёр сувагтай. Тус бүр нь бие даасан 20 битийн ADC болон орчны гэрлийг цуцлах хэлхээг багтаасан бөгөөд 120 Гц-т 90 дБ-ээс дээш орчныг эсэргүүцэх боломжийг олгодог. PPG сувгийн SNR нь 113 дБ хүртэл өндөр бөгөөд зөвхөн 16 мкА-ийн SpO2 хэмжилтийг дэмждэг.
ЭКГ-ын суваг нь уян хатан олз, чухал шүүлтүүр, дуу чимээ бага, оролтын өндөр эсэргүүцэл, олон тооны хар тугалгатай хэвийх сонголт зэрэг өндөр чанартай ЭКГ-ын өгөгдлийг цуглуулахад шаардлагатай бүх үндсэн функцуудыг хангадаг дохионы иж бүрэн сүлжээ юм. Хурдан сэргээх зэрэг нэмэлт функцууд , хувьсах гүйдлийн болон тогтмол гүйдлийн хар тугалга илрүүлэх, хэт бага чадлын хар тугалга илрүүлэх, баруун хөлийн хөтөч нь хуурай электрод бүхий бугуйнд зүүсэн төхөөрөмжүүд гэх мэт эрэлт хэрэгцээтэй програмуудад найдвартай ажиллах боломжийг олгодог. Аналог дохионы гинж нь 18 битийн сигма-дельта ADC-ийг өргөн хүрээтэй жолооддог. хэрэглэгчийн сонгох боломжтой гаралтын түүврийн хурд.
BioZ хүлээн авах сувгууд нь EMI шүүлтүүр, өргөн хэмжээний тохируулгатай. BioZ хүлээн авах сувгууд нь өндөр оролтын эсэргүүцэл, дуу чимээ багатай, программчлагдах ашиг, бага болон өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн сонголтууд, өндөр нарийвчлалтай ADC-уудтай. Оролтын өдөөлтийг үүсгэх хэд хэдэн горим байдаг: тэнцвэртэй дөрвөлжин долгионы эх үүсвэр/угаалтын гүйдэл, синусын долгионы гүйдэл, синусын долгион ба дөрвөлжин долгионы хүчдэлийн өдөөлт. Төрөл бүрийн өдөөлтийн далайц, давтамжууд байдаг. Энэ нь мөн BIA, BIS, ICG болон GSR програмуудыг дэмждэг.
FIFO цаг хугацааны өгөгдөл нь гурван мэдрэгчийн сувгийг бүгдийг нь синхрончлох боломжийг олгодог. 7 x 7 49 овойлттой өрмөнцөр түвшний багцад (WLP) суурилуулсан AFE IC нь ердөө 2,6 мм x 2,8 мм хэмжээтэй тул эмнэлзүйн түвшний дизайн хийхэд тохиромжтой. өмсдөг цээжний наалт (Зураг 2).
Зураг 2 Биа болон тасралтгүй RR/ICG, ЭКГ, SpO2 AFE-ийг дэмждэг хоёр нойтон электрод бүхий цээжний наалт (Эх сурвалж: Аналог төхөөрөмжүүд)
Зураг 3-т энэхүү AFE-ийг тасралтгүй HR, SpO2, EDA/GSR бүхий эрэлт хэрэгцээний BIA болон ЭКГ-ээр хангахын тулд бугуйнд зүүдэг зүүгээр хэрхэн зохион бүтээж болохыг харуулж байна.
Зураг 3: БИА болон ЭКГ-ыг дэмждэг, тасралтгүй HR, SpO2, GSR AFE бүхий дөрвөн хуурай электродтой бугуйнд зүүсэн төхөөрөмж (Эх сурвалж: Аналог төхөөрөмжүүд)
SpO2, HR, ECG болон RR нь эрүүл мэндийн мэргэжилтнүүдийн оношлогооны зорилгоор ашигладаг амин чухал шинж тэмдгүүдийн хэмжилтүүд юм. Өмсдөг төхөөрөмж ашиглан амин чухал шинж тэмдгийг тасралтгүй хянах нь ирээдүйн эрүүл мэндийн загваруудын гол бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд шинж тэмдэг илрэхээс өмнө өвчний эхлэлийг урьдчилан таамаглах болно.
Одоогийн байдлаар байгаа амин чухал шинж тэмдгүүдийн ихэнх мониторууд нь эрүүл мэндийн мэргэжилтнүүдэд ашиглах боломжгүй хэмжилтүүдийг хийдэг, учир нь тэдний ашигладаг мэдрэгч нь эмнэлзүйн зэрэггүй байдаг бол зарим нь BioZ мэдрэгчийг агуулдаггүй тул RR-ийг нарийн хэмжих чадваргүй байдаг.
Энэхүү дизайны шийдэлд бид PPG, ECG, BioZ гэсэн эмнэлзүйн түвшний гурван мэдрэгчийг нэг багц болгон нэгтгэсэн IC-ийг үзүүлж, SpO2, HR, ECG, RR хэмжилтийг цээж, бугуйнд зүүдэг төхөөрөмж болгон хэрхэн зохион бүтээж болохыг харуулж байна. , мөн BIA, BIS, GSR, ICG зэрэг эрүүл мэндэд хэрэгтэй бусад функцуудыг хангадаг. IC нь эмнэлзүйн зэрэглэлийн зүүдэг төхөөрөмжид ашиглагдахаас гадна өндөр чанартай мэдээллийг өгөхийн тулд ухаалаг хувцастай нэгтгэхэд тохиромжтой. гүйцэтгэлийн тамирчдад хэрэгтэй.
Эндрю Бөрт бол Аналог төхөөрөмжүүдийн аж үйлдвэр, эрүүл мэндийн салбарын бизнесийн менежер юм.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 8-р сарын 05-ны хооронд