Важност физиолошких виталних знакова као индикатора људског здравља већ дуго схватају медицински стручњаци, али је актуелна пандемија ЦОВИД-19 такође подигла свест јавности о њеном значају.
Нажалост, већина људи који се налазе на сталном праћењу виталних знакова можда се већ налазе у клиничком окружењу где се лече од акутне болести. Уместо да се витални знаци користе као индикатор ефикасности лечења болести и опоравка пацијената, будући модел здравствена заштита ће користити континуирано и даљинско праћење виталних знакова као алат за идентификацију потенцијалних индикатора почетка болести, омогућавајући клиничарима да интервенишу у развоју тешке болести.Најранија прилика пре.
Предвиђено је да ће све већа интеграција клиничких сензора на крају омогућити развој фластера за виталне знакове за једнократну употребу који се могу редовно одлагати и заменити, као што су контактна сочива.
Док многи носиви уређаји за здравље и фитнес укључују могућности мерења виталних знакова, интегритет њихових очитавања може бити доведен у питање из више разлога, укључујући квалитет сензора који се користе (већина нису клиничког квалитета), где су инсталирани и где су сензори тхе куалити оф.Физички контакт током ношења.
Иако су ови уређаји адекватни за жељу нездравствених професионалаца за повременим самопосматрањем користећи погодан и удобан уређај за ношење, они нису погодни за обучене медицинске професионалце да правилно процене здравље појединца и поставе информисане дијагнозе.
С друге стране, уређаји који се тренутно користе за обезбеђивање клиничких посматрања виталних знакова у дужим временским интервалима могу бити гломазни и неудобни и имају различите степене преносивости. У овом дизајнерском решењу, разматрамо клинички значај четири мерења виталних знакова – крви засићење кисеоником (СпО2), број откуцаја срца (ХР), електрокардиограм (ЕКГ) и брзину дисања (РР)—и размотрите пружање клиничких очитавања најбољег типа сензора за сваки степен.
Нивои засићености кисеоником у крви код здравих особа обично су око 95-100%. Међутим, ниво СпО2 од 93% или нижи може указивати на то да појединац доживљава респираторни дистрес – као што је уобичајени симптом код пацијената са ЦОВИД-19 – што га чини важан витални знак за редовно праћење од стране медицинских професионалаца. Фотоплетизмографија (ППГ) је оптичка техника мерења која користи више ЛЕД емитера за осветљавање крвних судова испод површине коже и фотодиодни пријемник за детекцију рефлектованог светлосног сигнала за израчунавање СпО2. Док је постао заједничка карактеристика многих носивих предмета, ППГ светлосни сигнал је подложан сметњама услед артефаката покрета и пролазних промена у амбијенталном осветљењу, што може довести до лажних очитавања, што значи да ови уређаји не пружају клиничка мерења. У клиничком окружењу , СпО2 се мери помоћу пулсног оксиметра који се носи на прстима (слика 2), обично непрекидно причвршћеног за прст непокретног пацијента. Иако постоје преносиве верзије на батерије, оне су погодне само за повремена мерења.
Сматра се да је здрав откуцај срца (ХР) у опсегу од 60-100 откуцаја у минути, међутим, временски интервал између појединачних откуцаја срца није константан. Обично се назива варијабилност срчане фреквенције (ХРВ), то значи да број откуцаја срца је просек измерен у неколико циклуса откуцаја срца. Код здравих особа, број откуцаја срца и пулс су скоро исти, јер се са сваком контракцијом срчаног мишића, крв пумпа по целом телу. Међутим, нека озбиљна срчана стања могу изазвати откуцаји срца и пулс да се разликују.
На пример, код аритмија као што је атријална фибрилација (Афиб), не пумпа свака мишићна контракција у срцу крв по целом телу – уместо тога, крв се акумулира у коморама самог срца, што може бити опасно по живот. Атријална фибрилација може бити тешка детектовати јер се понекад јавља повремено и само у кратким кратким интервалима.
Према Светској здравственој организацији, Афиб изазива један од четири мождани удар код људи старијих од 40 година, чињеница која показује важност могућности откривања и лечења болести. Пошто ППГ сензори врше оптичка мерења под истим претпоставкама као и ХР и пулс, на њих се не може ослонити да би открили АФ. Ово захтева континуирано снимање електричне активности срца -- графички приказ електричних сигнала срца који се називају електрокардиограм (ЕКГ) -- у дугим временским интервалима.
Холтер монитори су најчешћи преносиви уређаји клиничког квалитета који се користе за ову сврху. Иако користе мање електрода од статичких ЕКГ монитора који се користе у клиничким условима, могу бити гломазни и неудобни за ношење, посебно док спавају.
12-20 удисаја у минути је очекивана брзина дисања (РР) за већину здравих особа. Брзина РР изнад 30 удисаја у минути може бити показатељ респираторног дистреса због грознице или других узрока. Док нека решења за носиве уређаје користе акцелерометар или ППГ Технологија за закључивање РР, мерења РР клиничког нивоа се изводе коришћењем информација садржаних у ЕКГ сигналу или коришћењем биоимпедансног (БиоЗ) сензора који користи два сензора за карактеризацију електричне импедансе коже. Једна или више електрода причвршћених за тело пацијента.
Док је ЕКГ функционалност коју је одобрила ФДА доступна у неким врхунским носивим уређајима за здравље и фитнес, сензор биоимпедансе је функција која обично није доступна јер захтева укључивање посебног БиоЗ сензора ИЦ. Поред РР, БиоЗ сензор подржава Биоелектрични Анализа импедансе (БИА) и спектроскопија биоелектричне импедансе (БИС), обе се користе за мерење композиционих нивоа телесних мишића, масти и воде. БиоЗ сензор такође подржава електрокардиографију импедансе (ИЦГ) и користи се за мерење галванског одговора коже ( ГСР), што може бити користан индикатор стреса.
Слика 1 приказује функционални блок дијаграм АФЕ ИЦ виталних знакова клиничког квалитета који интегрише функционалност три одвојена сензора (ППГ, ЕКГ и БиоЗ) у један пакет.
Слика 1 МАКС86178 ултра-ниске енергије, 3-у-1 витални знаци клиничког квалитета АФЕ (Извор: Аналог Девицес)
Његов двоканални ППГ оптички систем за прикупљање података подржава до 6 ЛЕД диода и 4 улаза за фотодиоде, са ЛЕД диодама које се могу програмирати кроз два високострујна, 8-битна ЛЕД драјвера. Путања пријема има два канала за очитавање ниске разине шума и високе резолуције сваки укључује независне 20-битне АДЦ и кола за поништавање амбијенталног светла, обезбеђујући преко 90дБ одбијања амбијента на 120Хз. СНР ППГ канала је чак 113дБ, подржава мерење СпО2 од само 16µА.
ЕКГ канал је комплетан сигнални ланац који пружа све кључне карактеристике потребне за прикупљање висококвалитетних ЕКГ података, као што су флексибилно појачање, критично филтрирање, низак шум, висока улазна импеданса и вишеструке опције пристрасности електроде. Додатне функције као што је брзи опоравак , детекција електрода наизменичне и једносмерне струје, детекција проводника ултра мале снаге и погон десне ноге омогућавају робустан рад у захтевним апликацијама као што су уређаји који се носе на зглобу са сувим електродама. Ланац аналогног сигнала покреће 18-битни сигма-делта АДЦ са широким опсегом излазних стопа узорковања које бира корисник.
БиоЗ канали за пријем имају ЕМИ филтрирање и опсежну калибрацију. БиоЗ канали за пријем такође имају високу улазну импедансу, низак шум, програмабилно појачање, опције нископропусног и високопропусног филтера и АДЦ-ове високе резолуције. Постоји неколико режима за генерисање улазних стимулуса: балансирани извор/понор струја правокутног таласа, струја синусног таласа и стимулација напона синусног таласа и квадратног таласа. Доступне су различите амплитуде и фреквенције стимулације. Такође подржава БИА, БИС, ИЦГ и ГСР апликације.
ФИФО подаци о времену омогућавају синхронизацију сва три сензорска канала. Смештена у пакету вафер-левел 7 к 7 49-бумп (ВЛП), АФЕ ИЦ мери само 2,6 мм к 2,8 мм, што га чини идеалним за дизајн као клинички ниво носиви фластер на грудима (слика 2).
Слика 2 Фластер на грудима са две влажне електроде, подржава БИА и континуирани РР/ИЦГ, ЕКГ, СпО2 АФЕ (Извор: Аналог Девицес)
Слика 3 илуструје како се овај АФЕ може дизајнирати као носиви уређај који се носи на зглобу да би на захтев обезбедио БИА и ЕКГ са континуираним ХР, СпО2 и ЕДА/ГСР.
Слика 3: Уређај који се носи на зглобу са четири суве електроде, подржава БИА и ЕКГ, са континуираним ХР, СпО2 и ГСР АФЕ (Извор: Аналог Девицес)
СпО2, ХР, ЕКГ и РР су важна мерења виталних знакова које здравствени радници користе у дијагностичке сврхе. Континуирано праћење виталних знакова помоћу носивих уређаја биће кључна компонента будућих модела здравствене заштите, предвиђајући почетак болести пре него што се симптоми појаве.
Многи од тренутно доступних монитора виталних знакова производе мерења која не могу да користе здравствени радници јер сензори које користе нису клиничког квалитета, док други једноставно немају могућност прецизног мерења РР јер не укључују БиоЗ сензоре.
У овом дизајнерском решењу, демонстрирамо ИЦ који интегрише три сензора клиничког квалитета - ППГ, ЕКГ и БиоЗ у једно паковање и показујемо како се може дизајнирати у носиве уређаје за груди и зглобове, за мерење СпО2, ХР, ЕКГ и РР , а истовремено пружа и друге корисне функције везане за здравље, укључујући БИА, БИС, ГСР и ИЦГ. Поред тога што се користи у носивим уређајима клиничког квалитета, ИЦ је идеалан за интеграцију у паметну одећу како би пружио врсту информација која је високо- перформансе спортисти требају.
Андрев Бурт је извршни пословни менаџер, пословна јединица за индустрију и здравство, Аналог Девицес
Време поста: 05.08.2022