रोग पत्ता लगाउनको लागि क्लिनिकल ग्रेड महत्वपूर्ण संकेत AFE

मानव स्वास्थ्यको सूचकका रूपमा शारीरिक अत्यावश्यक संकेतहरूको महत्त्व चिकित्सा पेशेवरहरूले लामो समयदेखि बुझेका छन्, तर हालको COVID-19 महामारीले यसको महत्त्वको बारेमा जनचेतना पनि बढाएको छ।
दुर्भाग्यवश, धेरैजसो व्यक्तिहरू जसले आफूलाई निरन्तर अत्यावश्यक सङ्केत अनुगमन गरिरहेको भेट्टाउँछन् तिनीहरू पहिले नै क्लिनिकल सेटिङमा हुन सक्छन् जहाँ उनीहरूलाई गम्भीर रोगको उपचार भइरहेको छ। रोगको उपचार र बिरामी रिकभरीको प्रभावकारिताको सूचकको रूपमा महत्त्वपूर्ण संकेतहरू प्रयोग गर्नुको सट्टा, भविष्यको मोडेल। स्वास्थ्य सेवाले रोगको शुरुवातको सम्भावित सूचकहरू पहिचान गर्नको लागि एक उपकरणको रूपमा निरन्तर र टाढाको महत्त्वपूर्ण चिन्ह निगरानीलाई काम गर्नेछ, जसले चिकित्सकहरूलाई गम्भीर रोगको विकासमा हस्तक्षेप गर्न अनुमति दिन्छ।सबैभन्दा पहिलेको अवसर।
यो परिकल्पना गरिएको छ कि क्लिनिकल-ग्रेड सेन्सरहरूको बढ्दो एकीकरणले अन्ततः डिस्पोजेबल, पहिरन योग्य अत्यावश्यक लक्षणहरू स्वास्थ्य प्याचहरूको विकासलाई सक्षम पार्नेछ जुन नियमित रूपमा डिस्पोजेबल र प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ, जस्तै कन्ट्याक्ट लेन्सहरू।
धेरै स्वास्थ्य र फिटनेस पहिरनयोग्य वस्तुहरूमा अत्यावश्यक संकेतहरू मापन क्षमताहरू समावेश हुँदा, तिनीहरूको पढाइको अखण्डतामा प्रयोग गरिएका सेन्सरहरूको गुणस्तर (अधिकांश क्लिनिकल ग्रेड होइनन्), तिनीहरू कहाँ स्थापना गरिएका छन्, र कहाँ सेन्सरहरू छन् भन्ने जस्ता धेरै कारणहरूले प्रश्न गर्न सकिन्छ। लगाउने क्रममा शारीरिक सम्पर्कको गुणस्तर।
यी यन्त्रहरू एक सुविधाजनक र आरामदायक पहिरन योग्य उपकरण प्रयोग गरेर अनौपचारिक आत्म-निरीक्षणको लागि गैर-स्वास्थ्य पेशेवरहरूको इच्छाको लागि पर्याप्त छन्, तिनीहरू प्रशिक्षित चिकित्सा पेशेवरहरूको लागि व्यक्तिगत स्वास्थ्यको उचित मूल्याङ्कन गर्न र सूचित निदान गर्न उपयुक्त छैनन्।
अर्कोतर्फ, लामो समय अन्तरालहरूमा क्लिनिकल-ग्रेड महत्त्वपूर्ण संकेत अवलोकनहरू प्रदान गर्न हाल प्रयोग गरिएका उपकरणहरू भारी र असहज हुन सक्छन्, र पोर्टेबिलिटीको फरक-फरक डिग्रीहरू हुन सक्छन्। यस डिजाइन समाधानमा, हामी चारवटा महत्त्वपूर्ण संकेत मापनहरूको क्लिनिकल महत्त्वको समीक्षा गर्छौं—रगत। अक्सिजन संतृप्ति (SpO2), मुटुको दर (HR), इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ECG), र श्वासप्रश्वास दर (RR) — र क्लिनिकल बेस्ट सेन्सर प्रकार प्रदान गर्ने विचार गर्नुहोस् - प्रत्येक ग्रेडको लागि पढाइ।
स्वस्थ व्यक्तिहरूमा रगत अक्सिजन संतृप्ति स्तर सामान्यतया 95-100% को आसपास हुन्छ। यद्यपि, 93% वा कमको एक SpO2 स्तरले एक व्यक्तिलाई श्वासप्रश्वासको समस्या अनुभव गरिरहेको संकेत गर्न सक्छ - जस्तै COVID-19 का बिरामीहरूमा सामान्य लक्षण - यसलाई बनाउँछ। चिकित्सा पेशेवरहरू द्वारा नियमित निगरानीको लागि महत्त्वपूर्ण महत्त्वपूर्ण संकेत। फोटोपलेथिस्मोग्राफी (PPG) एक अप्टिकल मापन प्रविधि हो जसले छालाको सतह मुनिको रक्तनलीहरू उज्यालो पार्न बहु ​​एलईडी उत्सर्जकहरू र SpO2 गणना गर्न प्रतिबिम्बित प्रकाश संकेत पत्ता लगाउन फोटोडियोड रिसीभर प्रयोग गर्दछ। धेरै नाडीमा लगाउने पहिरनयोग्य वस्तुहरूको साझा विशेषता, PPG लाइट सिग्नल गति कलाकृतिहरू र परिवेश प्रकाशमा क्षणिक परिवर्तनहरूबाट हस्तक्षेप गर्न संवेदनशील हुन्छ, जसले गलत पढाइहरू निम्त्याउन सक्छ, यसको मतलब यी उपकरणहरूले क्लिनिकल-ग्रेड मापन प्रदान गर्दैनन्। क्लिनिकल सेटिङमा , SpO2 औंलाले लगाएको पल्स अक्सिमिटर (चित्र 2) को प्रयोग गरेर मापन गरिन्छ, सामान्यतया स्थिर बिरामीको औंलामा लगातार जोडिएको हुन्छ। ब्याट्रीबाट चल्ने पोर्टेबल संस्करणहरू अवस्थित हुँदा, तिनीहरू बीचमा मापन गर्नका लागि मात्र उपयुक्त हुन्छन्।
एक स्वस्थ हृदय गति (HR) सामान्यतया 60-100 बीट्स प्रति मिनेट को दायरा मा मानिन्छ, तथापि, व्यक्तिगत मुटुको धड्कन बीच समय अन्तराल स्थिर छैन। सामान्यतया हृदय गति परिवर्तनशीलता (HRV) को रूप मा उल्लेख गरिएको छ, यसको मतलब यो हो। मुटुको धड्कन धेरै मुटुको धड्कन चक्रहरूमा मापन गरिएको औसत हो। स्वस्थ व्यक्तिहरूमा, हृदयको गति र पल्स दर लगभग समान हुन्छ, किनभने हृदयको मांसपेशीको प्रत्येक संकुचनमा, रगत शरीरभरि पम्प हुन्छ। यद्यपि, केही गम्भीर हृदय अवस्थाहरू हुन सक्छ। हृदय र पल्स दर फरक छ।
उदाहरणका लागि, एट्रियल फाइब्रिलेसन (Afib) जस्ता एरिथमियामा, हृदयको हरेक मांसपेशी संकुचनले शरीरभर रगत पम्प गर्दैन - यसको सट्टा, रगत हृदयको कक्षहरूमा जम्मा हुन्छ, जुन जीवनको लागि खतरा हुन सक्छ। एट्रियल फाइब्रिलेसन गाह्रो हुन सक्छ। पत्ता लगाउनको लागि किनभने यो कहिलेकाहीं बीचमा हुन्छ र केवल छोटो छोटो अन्तरालहरूको लागि।
विश्व स्वास्थ्य संगठनका अनुसार, एफिबले ४० वर्षभन्दा माथिका मानिसहरूमा चारमध्ये एक स्ट्रोक निम्त्याउँछ, यो तथ्यले रोग पत्ता लगाउन र उपचार गर्न सक्षम हुनुको महत्त्वलाई देखाउँछ। किनकि पीपीजी सेन्सरहरूले एचआर र एउटै धारणामा अप्टिकल मापन गर्छन्। पल्स दर, AF पत्ता लगाउन तिनीहरूमा भर पर्न सकिँदैन।यसका लागि हृदयको विद्युतीय गतिविधिको निरन्तर रेकर्डिङ आवश्यक हुन्छ -- हृदयको विद्युतीय संकेतहरूको ग्राफिकल प्रतिनिधित्व जसलाई इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ECG) भनिन्छ -- लामो समय अन्तरालहरूमा।
होल्टर मोनिटरहरू यस उद्देश्यका लागि प्रयोग हुने सबैभन्दा सामान्य क्लिनिकल ग्रेड पोर्टेबल यन्त्रहरू हुन्। तिनीहरूले क्लिनिकल सेटिङहरूमा प्रयोग हुने स्थिर ECG मोनिटरहरू भन्दा कम इलेक्ट्रोडहरू प्रयोग गर्दा, तिनीहरू भारी र लगाउन असहज हुन सक्छन्, विशेष गरी सुत्दा।
12-20 सास प्रति मिनेट धेरै स्वस्थ व्यक्तिहरूको लागि अपेक्षित श्वासप्रश्वास दर (RR) हो। प्रति मिनेट 30 सास भन्दा माथिको RR दर ज्वरो वा अन्य कारणहरूले गर्दा श्वासप्रश्वासको समस्याको सूचक हुन सक्छ। जबकि केही पहिरन योग्य उपकरण समाधानहरूले एक्सेलेरोमिटर वा PPG प्रयोग गर्दछ। RR अनुमान गर्नको लागि प्रविधि, क्लिनिकल-ग्रेड RR मापन ECG सिग्नलमा समावेश जानकारी वा बायोइम्पेडन्स (BioZ) सेन्सर प्रयोग गरी गरिन्छ जसले छालाको विद्युतीय प्रतिबाधालाई चित्रण गर्न दुई सेन्सरहरू प्रयोग गर्दछ। बिरामीको शरीरमा संलग्न एक वा बढी इलेक्ट्रोडहरू।
जबकि FDA- क्लियर गरिएको ECG कार्यक्षमता केही उच्च-अन्त स्वास्थ्य र फिटनेस वेयरेबलहरूमा उपलब्ध छ, बायोइम्पेडन्स सेन्सिङ एक विशेषता हो जुन सामान्यतया उपलब्ध छैन किनभने यसलाई छुट्टै BioZ सेन्सर IC समावेश गर्न आवश्यक छ। RR को अतिरिक्त, BioZ सेन्सरले Bioelectrical लाई समर्थन गर्दछ। प्रतिबाधा विश्लेषण (BIA) र बायोइलेक्ट्रिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (BIS), दुबै शरीरको मांसपेशी, बोसो र पानीको संरचनात्मक स्तरहरू मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ। BioZ सेन्सरले प्रतिबाधा इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी (ICG) लाई पनि समर्थन गर्दछ र ग्याल्भेनिक छाला प्रतिक्रिया मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ। GSR), जो तनाव को एक उपयोगी सूचक हुन सक्छ।
चित्र 1 ले एकल प्याकेजमा तीन अलग-अलग सेन्सरहरू (PPG, ECG, र BioZ) को कार्यक्षमता एकीकृत गर्ने क्लिनिकल-ग्रेड महत्त्वपूर्ण संकेत AFE IC को कार्यात्मक ब्लक रेखाचित्र देखाउँछ।
चित्र १ MAX86178 अल्ट्रा-लो-पावर, 3-इन-1 क्लिनिकल-ग्रेड महत्त्वपूर्ण संकेत AFE (स्रोत: एनालग उपकरणहरू)
यसको दोहोरो-च्यानल PPG अप्टिकल डेटा अधिग्रहण प्रणालीले 6 LEDs र 4 photodiode इनपुटहरू समर्थन गर्दछ, LEDs दुई उच्च-वर्तमान, 8-बिट LED ड्राइभरहरू मार्फत प्रोग्राम गर्न सकिन्छ। प्राप्त मार्गमा दुई कम-शोर, उच्च-रिजोल्युसन रीडआउट च्यानलहरू छन्, प्रत्येक स्वतन्त्र 20-बिट ADCs र एम्बियन्ट लाइट रद्द गर्ने सर्किटरी सहित, 120Hz मा 90dB भन्दा बढी परिवेश अस्वीकृति प्रदान गर्दछ। PPG च्यानलको SNR 113dB जति उच्च छ, केवल 16µA को SpO2 मापन समर्थन गर्दछ।
ECG च्यानल एक पूर्ण सिग्नल चेन हो जसले उच्च-गुणस्तरको ECG डेटा सङ्कलन गर्न आवश्यक सबै मुख्य सुविधाहरू प्रदान गर्दछ, जस्तै लचिलो लाभ, महत्वपूर्ण फिल्टरिङ, कम आवाज, उच्च इनपुट प्रतिबाधा, र बहुमुखी नेतृत्व पूर्वाग्रह विकल्पहरू। थप सुविधाहरू जस्तै छिटो रिकभरी। , AC र DC लेड पत्ता लगाउने, अल्ट्रा-लो पावर लेड पत्ता लगाउने र दाहिने खुट्टाको ड्राइभले ड्राई इलेक्ट्रोडहरू भएका नाडीमा लगाइएका यन्त्रहरू जस्ता माग गरिएका अनुप्रयोगहरूमा बलियो सञ्चालनलाई सक्षम बनाउँछ। एनालग सिग्नल चेनले एउटा 18-बिट सिग्मा-डेल्टा एडीसीलाई फराकिलो दायरामा चलाउँछ। प्रयोगकर्ता-चयनयोग्य आउटपुट नमूना दरहरूको।
BioZ प्राप्त च्यानलहरू EMI फिल्टरिङ र व्यापक क्यालिब्रेसन सुविधा।BioZ प्राप्त च्यानलहरूले उच्च इनपुट प्रतिबाधा, कम आवाज, प्रोग्रामेबल लाभ, कम-पास र उच्च-पास फिल्टर विकल्पहरू, र उच्च-रिजोल्युसन ADCs पनि समावेश गर्दछ। इनपुट उत्तेजना उत्पन्न गर्नका लागि धेरै मोडहरू छन्: सन्तुलित स्क्वायर वेभ स्रोत/सिंक करन्ट, साइन वेभ करन्ट, र साइन वेभ र स्क्वायर वेभ भोल्टेज स्टिमुलेशन। विभिन्न प्रकारका स्टिमुलेशन एम्प्लिच्युड र फ्रिक्वेन्सीहरू उपलब्ध छन्। यसले BIA, BIS, ICG र GSR अनुप्रयोगहरूलाई पनि समर्थन गर्दछ।
FIFO टाइमिङ डेटाले सबै तीन सेन्सर च्यानलहरूलाई सिङ्क्रोनाइज गर्न अनुमति दिन्छ। 7 x 7 49-बम्प वेफर-लेभल प्याकेज (WLP) मा राखिएको, AFE IC ले 2.6mm x 2.8mm मात्र मापन गर्दछ, यसलाई क्लिनिकल-ग्रेडको रूपमा डिजाइनको लागि आदर्श बनाउँछ। पहिरन मिल्ने छाती प्याच (चित्र 2)।
चित्र 2 दुईवटा भिजेको इलेक्ट्रोडको साथ छाती प्याच, BIA र निरन्तर RR/ICG, ECG, SpO2 AFE (स्रोत: एनालग उपकरणहरू) लाई समर्थन गर्दै।
चित्र 3 ले यो AFE लाई निरन्तर HR, SpO2, र EDA/GSR सँग मागमा BIA र ECG प्रदान गर्न नाडीमा लगाउने पहिरन योग्यको रूपमा कसरी डिजाइन गर्न सकिन्छ भनेर चित्रण गर्दछ।
चित्र ३: चार सुक्खा इलेक्ट्रोड भएको नाडीमा लगाइएको यन्त्र, BIA र ECG लाई समर्थन गर्ने, निरन्तर HR, SpO2, र GSR AFE (स्रोत: एनालग यन्त्रहरू)
SpO2, HR, ECG र RR स्वास्थ्य सेवा पेशेवरहरूले निदान उद्देश्यका लागि प्रयोग गर्ने महत्त्वपूर्ण महत्त्वपूर्ण संकेत मापनहरू हुन्। पहिरनयोग्य वस्तुहरू प्रयोग गरेर निरन्तर महत्त्वपूर्ण संकेतहरू अनुगमन गर्नु भविष्यका स्वास्थ्य सेवा मोडेलहरूको मुख्य भाग हुनेछ, लक्षणहरू देखा पर्नु अघि रोग सुरु हुने भविष्यवाणी गर्ने।
हाल उपलब्ध धेरै महत्त्वपूर्ण संकेत मोनिटरहरूले मापनहरू उत्पादन गर्छन् जुन स्वास्थ्य सेवा पेशेवरहरूले प्रयोग गर्न सक्दैनन् किनभने तिनीहरूले प्रयोग गर्ने सेन्सरहरू क्लिनिकल ग्रेड होइनन्, जबकि अरूसँग मात्र RR मापन गर्ने क्षमता हुँदैन किनभने तिनीहरू BioZ सेन्सरहरू समावेश गर्दैनन्।
यस डिजाइन समाधानमा, हामीले तीनवटा क्लिनिकल-ग्रेड सेन्सरहरू - PPG, ECG, र BioZ लाई एउटै प्याकेजमा एकीकृत गर्ने IC प्रदर्शन गर्छौं र SpO2, HR, ECG, र RR मापन गर्न यसलाई छाती र नाडीमा लगाउन मिल्ने वस्तुहरूमा कसरी डिजाइन गर्न सकिन्छ भनेर देखाउँछौं। , BIA, BIS, GSR, र ICG सहित अन्य उपयोगी स्वास्थ्य-सम्बन्धित कार्यहरू पनि प्रदान गर्दै। क्लिनिकल-ग्रेड पहिरन योग्यहरूमा प्रयोग गरिनुका साथै, IC स्मार्ट कपडाहरूमा एकीकरणको लागि उपयुक्त छ जानकारीको प्रकार प्रदान गर्नका लागि। प्रदर्शन खेलाडीहरू आवश्यक छ।
एन्ड्रयू बर्ट कार्यकारी व्यापार प्रबन्धक, औद्योगिक र स्वास्थ्य सेवा व्यवसाय इकाई, एनालग उपकरणहरू हुन्।