Veselības aprūpe kļūst mobila, taču tehnoloģijas un noteikumi vēl aizvien notiek

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Jaunu mobilo veselības aprūpes risinājumu nepieciešamība tiek risināta straujāk, izmantojot jaunu tehnoloģiju vilni, bet nopietnajai diagnostikai ir nepieņemami regulējoši noteikumi

Autore Patrick Mannion

Mobilo veselības aprūpes inovāciju stimuls un iespējas nekad nav bijušas augstākas, un tehnoloģiju sniedzēji pastiprinās. Jauni IC, moduļi, komplekti un algoritmi palīdz dizaineriem izstrādāt nākamās paaudzes mobilo sakaru veselības risinājumus, no kuriem ārsta kabinets pārraudzīs veselības aprūpi mājās, lai gan vēl ir jārisina vēl kādi intriģējoši jautājumi.

Daudzi pētījumi par mobilo veselības aprūpi (mHealth) liecina, ka tirgus strauji pieaug. Tirgi un tirgi prognozē, ka laika posmā no 2015. gada līdz 2020. gadam tas pieaugs par 33, 4% CAGR līdz 59, 15 miljardiem dolāru viedo sīkrīku aizmugurē, hronisko slimību ārstēšanā izmantoto mHealth programmu, nepieciešamību pārvaldīt pieaugošās veselības aprūpes izmaksas, iekļūšanu 3G / 4G mobilo sakaru savienojumi un lielāka interese par pacientiem orientētu veselības aprūpi.

Pētījums arī norāda uz dažiem interesantiem pūķiem ceļā uz mHealth. Tie ietver pieaugošo datu zādzību risku, FDA un ES veselības aprūpes regulējošo iestāžu stingriem noteikumiem, ārstu ieteikumiem lietotņu izvēlē un tradicionālo veselības aprūpes pakalpojumu sniedzēju pretestībai.

Neskatoties uz bedrēm, mHealth ierīces un lietojumprogrammas virzās no neprecīzām jauninājumiem fitnesa fanātiķiem uz saprātīgi precīzām, nepieciešamās bagātinātājām attiecīgajai un novecojošai iedzīvotājiem. Ņemot vērā nopietnas bažas par veselību, šis iedzīvotāju skaits, kas ir daudz biežāk, pieņēmis ārsta ieteikumus un joprojām valkā uzraudzības ierīces.

Pašlaik mobilajām ierīcēm, kas ir saistītas ar veselības uzraudzību, ir pieejami pulsa oksimetri, asinsspiediena mērītāji, maksimālie plūsmas mērītāji, glikozes mērītāji, miega apnojas monitori un kustības izsekošana, piemēram, akselerometri, lai noteiktu kritumu vai GPS, lai izsekotu Alcheimera slimniekiem.

Pieteikumi ir daudz un dažādi, bet dizaina jautājumi ir pazīstami: zemu izmaksu, mazjaudas, augstākas precizitātes un daži drošības garantijas. Pastāv arī interesanta problēma, kas vēl ir jārisina efektīvi: kā nodrošināt, ka urīns vai asins paraugs, kas tika ievadīts attālināti, patiešām ir no pareizā pacienta.

Uzņēmums Centero, kas jau ir bijis bezvadu tehnoloģiju un pakalpojumu sniedzējs IoT, šobrīd cīnās ar šo jautājumu pat tad, ja tā izmanto CenLab. CenLab, kā norāda nosaukums, ir pārnēsājama, saistīta veselības aprūpes platforma, kas ietver CenLab Fluid Chemistry Analyzer, CenLab Mobile Application un Cisco Cloud Computing veselības informācijas sistēmu (HIS) ( 1. attēls ).

1. attēls: Centero rokas pulss, kas savienots ar šķidruma ķīmijas analizatoru, nodrošina tūlītēju urīna bāzētu skrīningu pasūtītājam, taču ir aizķeršanās. Attēlu avots: Centero.

CenLab ir paredzēts kā daudzpusīgs līdzeklis profilaktiskai skrīningu, tā ir šķidruma ķīmiskās analīzes ierīce, kas ļauj veikt attālo urīna bāzu skrīningu bez pacienta nokļūšanas laboratorijā vai ārsta birojā. CenLab palīdz līdzsadedzinātājam un galvenajam tehnoloģiju speciālistam Roberto Assimitē, kas palīdz novērot urīnizvadkanālu, nieru funkcijas, nātrija daudzumu, glikozi un daudzas citas problēmas.

CenLab ir tikpat noderīgs, lai arī tajā pašā laikā tā ir par mHealth iespējamo risinājumu, ir dažas tehniskās procedūras un viena liela nozveja, kas jāatrisina.

Procedūras jautājumi ir saistīti ar FDA noteikumiem. Jebkurai ierīcei, ko izmanto diagnostikai, ir jāiziet stingra un apgrūtinoša FDA kvalifikācija. "Saistītās veselības ierīces ir pilnīgi atšķirīgas no fitnesa ierīcēm, " teica Assimiti. "Ir daudz datu, kas jāsagatavo, lai atbilstu FDA vadlīnijām." Tas vienmēr ir bijis gadījumā ar medicīnas sistēmām, protams, taču tas joprojām ir pretrunā ar pieaugošo vajadzību pēc vēlmes par zemu izmaksu ierīcēm un straujām jauninājumiem no daudzveidīgāka indivīdu un uzņēmumu bāzes.

Tomēr uzņēmumi, piemēram, Centero, gūst panākumus, lai gan interesanta nozveja, kas prasa vairāk domu, iekļaujas analoģijā "zilonis-in-the-room". "Viens aspekts, ko mēs cenšamies atrisināt, ir identitāte: kā nodrošināt paraugu no tēmas, " teica Assimiti. Tas ir sarežģīti divu iemeslu dēļ: izsekošanas procesos ir dabiskas cilvēka un sistēmas kļūdas, kas pastāvīgi jāsamazina. Tad pacienti apzināti mēģina izvairīties no dažu problēmu vai ķīmisko vielu noteikšanas, izmantojot kāda cita paraugus. Tas vēl ir jāizstrādā, teica Assimiti.

Tikmēr dizaineri, kas ir ieinteresēti izstrādāt nākamās paaudzes mHealth uzraudzības sistēmas, ir iespējami, izmantojot virkni sensoru IC, moduļu un algoritmu.

Lietotājam draudzīga sirds uzraudzība
Viena no notiekošajām diskusijām ir elektrokardiogrammas (EKG) salīdzinošā precizitāte salīdzinājumā ar fotopletišogrammu (PPG) sirds uzraudzības veikšanai. EKG mēra elektrisko signālu, kas kontrolē sirds kambaru izplešanos un kontrakciju, bet PPG izmanto atstaroto gaismu no ādas, lai netieši mērītu sirdsdarbības ātrumu, nosakot asins plūsmas ātrumu. Debates nav saistītas ar absolūtu precizitāti, jo ECG vienmēr būs precīzāka un standarta standarts, bet tas ir vairāk par to, cik lielā mērā PPG var būt atkarīgs no tā, lai nodrošinātu "pietiekami labu" precizitātes līmeni, lai varētu veikt sirds uzraudzību pāriet no neērta un neērtām krūtīm piestiprinātām rokām uz monitora, izmantojot PPG.

PPG jau tiek izmantots slimnīcās, ar pulsa oksimetru, ko parasti novieto uz pacienta pirkstu galiem. Problēmas rodas ar PPG, kad lietotājs ir aktīvs: kaut kas tik vienkāršs, kā rokas virzīšana var palielināt asins plūsmu uz plaukstas locītavas un izraisīt kļūdas. Ir arī citi jautājumi, piemēram, gaismas situāciju mainīšana, kas var ietekmēt fotodetektora spēju LED gaismas izstarojumus nošķirt no vides apstākļiem.

Tas nozīmē, ka tie nav jauni jautājumi, bet izstrādātie paņēmieni un algoritmi ir ievērojami uzlabojušies, vadot tādus uzņēmumus kā Valencell. Valencell specializējas algoritmos, lai kompensētu lietotāja uzvedību un lietošanas modeļus, kā arī apkārtējās vides apstākļus. Tā lēš, ka dažos gadījumos sensora emitētāju gaisma var būt tikai 1/1000 no sensora apkopotās kopējās gaismas un salīdzina to ar adatas atrašanu siena kaudzē. Izmantojot patentētu aktīvo signālu raksturojumu un filtrēšanas paņēmienus, lai atrastu šo adatu.

Interesanti, ka tajā ir vairāki sensoru ievadi, piemēram, akselerometri, lai iegūtu precīzāku aprēķinu, ne tikai sirdsdarbības ātrumu, bet arī sirds efektivitāti, VO 2 un sirdsdarbības ātruma mainīgumu.

Tā kā Valencell ir guvusi panākumus, tā algoritmu īstenošanai ir vajadzīgas ļoti efektīvas, jaudīgas apstrādes iespējas un mazjaudas sakari. Daudzi pusvadītāju uzņēmumi piedāvā šādus risinājumus, ar Texas Instruments "Olivier Monnier, produktu mārketinga inženieris, paziņojot:" Mēs esam atzīti par zemāko jaudu, augstāko RF produkcijas risinājumu tirgū. "

Citi, piemēram, Silicon Labs, protams, varētu apstrīdēt šo apgalvojumu, taču, ja enerģijas patēriņš ir tik atkarīgs no lietojuma, izstrādātājiem ir jāveic rūpīga pārbaude, ieskaitot salīdzinošās novērtēšanas piedāvājumus, izmantojot līdzīgus algoritmus, kas izmanto līdzīgu funkcionalitāti.

Šis algoritma veiktspēja ir kritiska. Colin Tompkins, SiLabs lietojumprogrammu izstrādes direktors, arī norādīja, ka ādas krāsas tonis, kā arī apkārtējās vides apstākļi, ietekmē precizitāti. Viņš teica, ka, izvēloties apstrādes platformu, ir jāizmanto statistiskā analīze daudzos lietotājiem un daudzos apstākļos. "Sāciet ar skriešanu, un turiet to. Cross-fit ir sarežģītāka, jo tā nav periodisks troksnis. "

Silicon Labs ir sensora IC, Si1143-AAGX, kas ietver optisko sensoru, saistīto filtrēšanu, analogo-ciparu pārveidošanu, vienu 525 nm zaļo gaismas diode un draiveri diviem papildu ārējiem LED ( 2. attēls ). Tam ir arī I2C ciparu saskarne un programmējama notikuma pārtraukumu izlaide.

2. attēls: Silicon Labs "Si1143 sirdsdarbības ātruma monitors integrē emmitētāju un sensoru kopā ar saistītajiem pārveidotājiem un filtriem, lai saglabātu pēdas noslodzi, kā arī labāk pārvaldītu optisko bloķēšanu un samazinātu apkārtējās gaismas efektus. Attēlu avots: Silicon Labs.

Saskaņā ar Tompkins teikto, ņemot vērā LED un fotodetektoru uz borta, tiek atrisināta problēma integrēt optiku sistēmā un bloķēt gaismu, netīši ievadot sensoru detektoru. "Jums ir nepieciešams optiskais bloķētājs, lai tas (gaisma) iet cauri audiem tieši." Pārējās priekšrocības uz mikroshēmu detektoriem ir mazāks nospiedums un mazāka saikne starp AFE un fotodetektoru. Nākamās paaudzes moduļiem būs vairāki gaismas diodes uz kuģa, teica Tompkins.

Asins plūsmas modulācija ir mazāka par 1%, un, lai gan signāla / trokšņa attiecība (SNR) ir spilgtuma koeficients, Tompkins teica, ka SNR var tikt izsaukts līdz pat 70s (dB) un sistēmai joprojām saņems precīzu lasījumu. Strāvas apstākļos (lietotājs strādā smagi), LED izejas jaudu var izsaukt, lai iegūtu SNR no 105 līdz 107 dB. "Tad jūs varat uzlabot precizitāti un darīt tādas lietas kā HR mainīgums." Sirdsdarbības mainība ļauj labi uztvert vispārējo veselību. Kopumā nākamās paaudzes modulim ir> 100 dB SNR, bet patērē mazāk par 100 μA. "Un tas ir viss HR sensing risinājums, " teica Tompkins. "Sensors, AFE fotodetektors un LED (ieskaitot MCU jaudu, lai palaistu algoritmu). Tas ir vismodernākais. "Lai palīdzētu kickstart HRM attīstībai, izmantojot Si1143, ir pieejams pilnīgs izstrādes komplekts, kas balstīts uz uzņēmuma Blue Gecko Bluetooth bezvadu tehnoloģiju ar zemu enerģijas patēriņu un Cortex-M4 MCU.

Ņemiet vērā, ka tumšākiem ādas toņiem Tompkins teica, ka būtu ieteicams izmantot dzeltenus gaismas diodes, lai uzlabotu ādas penetrāciju, bet eņģēm - ieteicams izmantot infrasarkano (IR) gaismu. Earbud balstītas HRM, no tādām kā Jabra, Sony un LG, parasti tiek uzskatītas par precīzākām par rokas detaļām.

Rūpnieciski attīstītas EKG
Lai gan PPG ir vispopulārākais HRM risinājums, lielā mērā sakarā ar grūtībām noteikt EKG uz plaukstas locītavas, Xiaomi, strādājot ar Huami, tikko ieviesis savu Mi joslu ar ECG balstītu sensoru. Šī raksta laikā Ķīnā ir pieejama tikai aptuveni 100 ASV dolāru cena, un tai ir IP67 hidroizolācija un 95-mAh bateriju pakete.

Kā gaidīts, jauda ir vissvarīgākais šāda veida mHealth dizaina aspekts, bet jo īpaši ar ECG uztveršanu pie plaukstas locītavas. Šeit SNR līmeņi, kas vajadzīgi, lai ekstrahētu elektrisko impulsu tik tālu no sirds, pārvēršas par augstāku analogo un ciparu apstrādi.

Tomēr tādi uzņēmumi kā Analog Devices pievērš uzmanību ECG AFE vajadzībām pārnēsājamos rokas izstrādājumos ar tādām ierīcēm kā AD8233, 50-μA, vienvirziena, EKG priekšējā gala ( 3. att. ). Kaut arī tā var būt diagnostikas pakāpe, nosakot tā nobloķēšanas frekvenci līdz 0, 05 Hz, tā vietā, iestatot nobīdi frekvenci līdz 7 Hz, to var padarīt piemērotu fitnesa programmām, kas nosaka tikai sirds ritmu.

3. attēls: ECG AD8233 AFE var iestatīt kā diagnostikas, tā arī fitnesa monitoringa, koriģējot izslēgšanās frekvenci. Attēlu avots: Analog Devices.

Iekļauts augstas caurlaides filtri noraida DC puscaurules potenciālu, kas rodas no elektrods-ādas kontakta. Filtrs arī noraida sākotnējo bēdu, kas saistīts ar EKG mērījumiem, vienlaikus pastiprinot EKG signālu (no 1 līdz 2 mV).

Secinājums
MHealth izaugsme sakrīt ar pieaugošām bažām par veselības aprūpi kopumā. Kā parādīts, strauji attīstās tehnoloģija, kas vajadzīga problēmu risināšanai, padarot tālāku novērošanu pieejamāku un precīzāku. Still, dizaineriem ir rūpīgi jāvirza dizaina un regulēšanas ūdeņi. Tas nozīmē, ka tehnoloģiju pārdevēji ātri sniedz nepieciešamās vadlīnijas.