L-importanza tas-sinjali vitali fiżjoloġiċi bħala indikaturi tas-saħħa tal-bniedem ilha mifhuma mill-professjonisti mediċi, iżda l-pandemija attwali tal-COVID-19 qajmet ukoll kuxjenza pubblika dwar l-importanza tagħha.
Sfortunatament, il-biċċa l-kbira tan-nies li jsibu ruħhom għaddejjin minn monitoraġġ kontinwu tas-sinjali vitali jistgħu diġà jkunu f'ambjent kliniku fejn qed jiġu kkurati għal mard akut. Minflok ma jużaw sinjali vitali bħala indikatur tal-effettività tat-trattament tal-mard u l-irkupru tal-pazjent, il-mudell futur ta ' il-kura tas-saħħa se timpjega monitoraġġ kontinwu u remot tas-sinjali vitali bħala għodda biex tidentifika indikaturi potenzjali tal-bidu tal-marda, li tippermetti lill-kliniċi jintervjenu fl-iżvilupp ta 'mard sever.L-ewwel opportunità qabel.
Huwa previst li l-integrazzjoni dejjem tiżdied ta 'sensuri ta' grad kliniku eventwalment se tippermetti l-iżvilupp ta 'garża tas-saħħa tas-sinjali vitali li jintremew u li jintlibsu li jistgħu jintremew u jinbidlu regolarment, bħal lentijiet tal-kuntatt.
Filwaqt li ħafna oġġetti li jintlibsu għas-saħħa u l-fitness jinkludu kapaċitajiet ta’ kejl ta’ sinjali vitali, l-integrità tal-qari tagħhom tista’ tiġi dubitata għal numru ta’ raġunijiet, inkluża l-kwalità tas-sensuri użati (il-biċċa l-kbira mhumiex ta’ grad kliniku), fejn huma installati, u fejn is-sensuri il-kwalità ta.Kuntatt fiżiku waqt l-ilbies.
Filwaqt li dawn l-apparati huma adegwati għax-xewqa ta 'professjonisti mhux tas-saħħa għal awto-osservazzjoni każwali bl-użu ta' apparat li jintlibes konvenjenti u komdu, mhumiex adattati għal professjonisti mediċi mħarrġa biex jivvalutaw sew is-saħħa individwali u jagħmlu dijanjosi infurmati.
Min-naħa l-oħra, apparat li bħalissa jintuża biex jipprovdi osservazzjonijiet ta’ sinjali vitali ta’ grad kliniku fuq intervalli ta’ żmien itwal jistgħu jkunu goffi u skomdi, u għandhom gradi differenti ta’ portabilità. F’din is-soluzzjoni tad-disinn, aħna nirrevedu s-sinifikat kliniku ta’ erba’ kejl tas-sinjali vitali—demm. saturazzjoni ta 'ossiġnu (SpO2), rata tal-qalb (HR), elettrokardjogramma (ECG), u rata ta' respirazzjoni (RR)—u tikkunsidra li tipprovdi l-Aħjar Tip ta 'Sensor kliniku - Qari għal kull grad.
Il-livelli ta' saturazzjoni ta' ossiġnu fid-demm f'individwi b'saħħithom huma ġeneralment madwar 95-100%. Madankollu, livell ta' SpO2 ta' 93% jew inqas jista' jindika li individwu qed jesperjenza diffikultajiet respiratorji—bħal sintomu komuni f'pazjenti b'COVID-19—li jagħmilha sinjal vitali importanti għal monitoraġġ regolari minn professjonisti mediċi. Photoplethysmography (PPG) hija teknika ta 'kejl ottiku li tuża emitters LED multipli biex idawwal il-vini tad-demm taħt il-wiċċ tal-ġilda u riċevitur ta' photodiode biex tiskopri s-sinjal tad-dawl rifless biex tikkalkula SpO2. Filwaqt li saret karatteristika komuni ta 'ħafna oġġetti li jintlibsu mill-polz, is-sinjal tad-dawl PPG huwa suxxettibbli għal interferenza minn artifacts tal-moviment u bidliet temporanji fid-dawl ambjentali, li jista' jwassal għal qari falz, li jfisser li dawn l-apparati ma jipprovdux kejl ta 'grad kliniku .F'ambjent kliniku , SpO2 titkejjel bl-użu ta 'ossimetru tal-polz li jintlibes bis-swaba' (Figura 2), ġeneralment imwaħħal kontinwament ma 'saba' ta' pazjent stazzjonarju. Filwaqt li jeżistu verżjonijiet portabbli li jaħdmu bil-batterija, huma adattati biss biex jagħmlu kejl intermittenti.
Rata tal-qalb b'saħħitha (HR) hija ġeneralment meqjusa li tkun fil-medda ta '60-100 taħbita kull minuta, madankollu, l-intervall ta' ħin bejn taħbit tal-qalb individwali mhuwiex kostanti. Komunement imsejħa varjabilità tar-rata tal-qalb (HRV), dan ifisser li l- ir-rata tal-qalb hija medja mkejla fuq diversi ċikli ta’ taħbit tal-qalb. F’individwi b’saħħithom, ir-rata tal-qalb u r-rata tal-polz huma kważi l-istess, għax b’kull kontrazzjoni tal-muskolu tal-qalb, id-demm jiġi ppumpjat mal-ġisem kollu. Madankollu, xi kundizzjonijiet serji tal-qalb jistgħu jikkawżaw ir-rati tal-qalb u tal-polz ikunu differenti.
Pereżempju, f'arritmiji bħal fibrillazzjoni atrijali (Afib), mhux kull kontrazzjoni tal-muskoli fil-qalb tippompja d-demm mal-ġisem kollu - minflok, id-demm jakkumula fil-kmamar tal-qalb stess, li jista 'jkun ta' theddida għall-ħajja .Il-fibrillazzjoni atrijali tista 'tkun diffiċli biex tiskopri minħabba li kultant iseħħ b'mod intermittenti u biss għal intervalli qosra qosra.
Skont l-Organizzazzjoni Dinjija tas-Saħħa, Afib jikkawża puplesija waħda minn kull erba’ f’nies ta’ aktar minn 40 sena, fatt li juri l-importanza li tkun tista’ tiskopri u tikkura l-marda. Peress li s-sensuri PPG jagħmlu kejl ottiku taħt l-istess suppożizzjoni bħal HR u ir-rata tal-polz, ma jistgħux jiġu invokati biex jiskopru AF.Dan jeħtieġ reġistrazzjonijiet kontinwi tal-attività elettrika tal-qalb -- rappreżentazzjoni grafika tas-sinjali elettriċi tal-qalb imsejħa elettrokardjogramma (ECG) -- fuq intervalli twal ta 'żmien.
Il-moniters Holter huma l-aktar apparati portabbli ta 'grad kliniku komuni użati għal dan il-għan. Filwaqt li jużaw inqas elettrodi minn monitors ECG statiċi użati f'ambjenti kliniċi, jistgħu jkunu goffi u skomdi biex jilbsu, speċjalment waqt l-irqad.
12-20 nifs kull minuta hija r-rata respiratorja mistennija (RR) għall-biċċa l-kbira tal-individwi b'saħħithom. Rata RR 'il fuq minn 30 nifs fil-minuta tista' tkun indikatur ta' diffikultajiet respiratorji minħabba deni jew kawżi oħra. Filwaqt li xi soluzzjonijiet ta' apparat li jintlibes jużaw aċċelerometru jew PPG teknoloġija biex tiddeduċi RR, kejl RR ta 'grad kliniku huma mwettqa bl-użu ta' informazzjoni li tinsab fis-sinjal ECG jew bl-użu ta 'sensor ta' bijoimpedenza (BioZ) li juża żewġ sensuri biex jikkaratterizzaw L-impedenza elettrika tal-ġilda.Electrodu wieħed jew aktar imwaħħla mal-ġisem tal-pazjent.
Filwaqt li l-funzjonalità tal-ECG approvata mill-FDA hija disponibbli f'xi oġġetti li jintlibsu tas-saħħa u fitness high-end, is-sensing tal-bijoimpedenza hija karatteristika li mhijiex tipikament disponibbli minħabba li teħtieġ l-inklużjoni ta 'sensor BioZ separat IC. Minbarra RR, is-sensor BioZ jappoġġja Bioelettrika Analiżi tal-Impedenza (BIA) u Spettroskopija tal-Impedenza Bijoelettrika (BIS), it-tnejn li huma użati biex ikejlu l-livelli tal-kompożizzjoni tal-muskoli tal-ġisem, xaħam u ilma. GSR), li jista 'jkun indikatur utli ta' stress.
Il-Figura 1 turi dijagramma blokk funzjonali ta 'sinjali vitali ta' grad kliniku AFE IC li tintegra l-funzjonalità ta 'tliet sensuri separati (PPG, ECG, u BioZ) f'pakkett wieħed.
Figura 1 MAX86178 sinjali vitali ta' qawwa ultrabaxxa, 3-in-1 ta' grad kliniku AFE (Sors: Apparat Analog)
Is-sistema ta 'akkwist ta' data ottika PPG b'kanal doppju tagħha tappoġġja sa 6 LEDs u 4 inputs fotodijodi, bl-LEDs programmabbli permezz ta 'żewġ sewwieqa LED ta' kurrent għoli, 8-bit. Il-mogħdija ta 'riċeviment għandha żewġ kanali ta' qari b'ħoss baxx u b'riżoluzzjoni għolja, kull wieħed inkluż ADCs indipendenti ta '20-bit u ċirkwiti ta' kanċellazzjoni tad-dawl ambjentali, li jipprovdu aktar minn 90dB ta 'rifjut ambjentali f'120Hz.L-SNR tal-kanal PPG huwa għoli daqs 113dB, li jappoġġja l-kejl SpO2 ta' 16µA biss.
Il-kanal tal-ECG huwa katina ta' sinjal kompluta li tipprovdi l-karatteristiċi ewlenin kollha meħtieġa biex tinġabar dejta tal-ECG ta' kwalità għolja, bħal gwadann flessibbli, filtrazzjoni kritika, ħsejjes baxxi, impedenza għolja tad-dħul, u għażliet multipli ta' bias taċ-ċomb. Karatteristiċi addizzjonali bħal rkupru mgħaġġel , skoperta taċ-ċomb AC u DC, skoperta ta 'ċomb ta' qawwa ultra-baxxa u drajv tar-riġel tal-lemin jippermettu tħaddim b'saħħtu f'applikazzjonijiet eżiġenti bħal apparati li jintlibsu mill-polz b'elettrodi niexfa. Il-katina tas-sinjali analogi tmexxi ADC sigma-delta 18-bit b'firxa wiesgħa tar-rati tal-kampjuni tal-output li jistgħu jintgħażlu mill-utent.
Il-kanali ta 'riċeviment ta' BioZ għandhom filtrazzjoni EMI u kalibrazzjoni estensiva. Il-kanali ta 'riċeviment ta' BioZ għandhom ukoll impedenza ta 'input għolja, storbju baxx, qligħ programmabbli, għażliet ta' filtri low-pass u high-pass, u ADCs b'riżoluzzjoni għolja. Hemm diversi modi biex jiġu ġġenerati stimuli ta 'input: sors / sink tal-kurrent tal-mewġ kwadrat ibbilanċjat, kurrent tal-mewġ sine, u stimulazzjoni tal-vultaġġ tal-mewġ sine u tal-mewġ kwadru. Varjetà ta 'amplitudni u frekwenzi ta' stimulazzjoni huma disponibbli.Tappoġġja wkoll applikazzjonijiet BIA, BIS, ICG u GSR.
Id-dejta tal-ħin tal-FIFO tippermetti li jiġu sinkronizzati t-tliet kanali tas-sensorju kollha. Imqiegħed f'pakkett ta' livell ta' wafer 7 x 7 49-bump (WLP), l-AFE IC ikejjel biss 2.6mm x 2.8mm, li jagħmilha ideali għad-disinn bħala grad kliniku. garża tas-sider li tintlibes (Figura 2).
Figura 2 Garża tas-sider b'żewġ elettrodi mxarrbin, li jappoġġjaw BIA u RR/ICG kontinwu, ECG, SpO2 AFE (Sors: Apparat Analog)
Il-Figura 3 turi kif dan l-AFE jista 'jiġi ddisinjat bħala oġġett li jintlibes mill-polz biex jipprovdi BIA u ECG fuq talba b'HR, SpO2 u EDA/GSR kontinwi.
Figura 3: Apparat li jintlibes mill-polz b'erba' elettrodi niexfa, li jappoġġjaw BIA u ECG, b'HR kontinwu, SpO2, u GSR AFE (Sors: Apparat Analog)
SpO2, HR, ECG u RR huma kejl tas-sinjali vitali importanti użati minn professjonisti tal-kura tas-saħħa għal skopijiet dijanjostiċi. Il-monitoraġġ kontinwu tas-sinjali vitali bl-użu ta 'oġġetti li jintlibsu se jkun komponent ewlieni ta' mudelli futuri tal-kura tas-saħħa, li jbassar il-bidu tal-marda qabel ma jidhru s-sintomi.
Ħafna mill-moniters tas-sinjali vitali disponibbli bħalissa jipproduċu kejl li ma jistax jintuża minn professjonisti tal-kura tas-saħħa minħabba li s-sensuri li jużaw mhumiex ta 'grad kliniku, filwaqt li oħrajn sempliċement m'għandhomx il-kapaċità li jkejlu RR b'mod preċiż minħabba li ma jinkludux sensuri BioZ.
F'din is-soluzzjoni tad-disinn, aħna nuru IC li jintegra tliet sensuri ta' grad kliniku - PPG, ECG, u BioZ f'pakkett wieħed u nuru kif jista' jiġi ddisinjat f'oġġetti li jintlibsu fis-sider u l-polz, biex ikejjel SpO2, HR, ECG, u RR. , filwaqt li tipprovdi wkoll funzjonijiet oħra utli relatati mas-saħħa, inklużi BIA, BIS, GSR, u ICG. Minbarra li jintużaw f'oġġetti li jintlibsu ta 'grad kliniku, l-IC hija ideali għall-integrazzjoni f'ħwejjeġ intelliġenti biex tipprovdi t-tip ta' informazzjoni li high- atleti tal-prestazzjoni jeħtieġu.
Andrew Burt huwa Maniġer Eżekuttiv tan-Negozju, Unità tan-Negozju Industrijali u tal-Kura tas-Saħħa, Apparat Analog
Ħin tal-post: Awissu-05-2022