Analog Devices, Inc. hat das Design von Geräten zur Fernüberwachung von Patienten (RPM) mit der Einführung des MAX86178-Analog-Frontends (AFE) für Vitalwerte mit drei Systemen, das vier Vitalwerte mit einem Gerät misst, vereinfacht. Das Single-Chip-AFE integriert drei Messsysteme (optisch, EKG und Bioimpedanz), um vier allgemeine Vitalparameter zu erhalten: Elektrokardiogramm (EKG oder EKG), Herzfrequenz (EKG oder optische Photoplethysmographie oder PPG), Blutsauerstoffsättigung ( SpO2) und Atemfrequenz (mit BioZ).
Durch die Integration von drei Subsystemen klinischer Qualität in eines IC und ermöglicht synchronisiertes optisches PPG- und EKG-Timing, das MAX86178 AFE ersetzt diskrete Implementierungen. Das AFE integriert ein optisches PPG-Subsystem zur Messung von Herzfrequenz und SpO2, ein Einkanal-EKG-Subsystem sowie ein Biopotential- und Bioimpedanz-(BioZ)-Subsystem zur Messung der Atemfrequenz.
Darüber hinaus ist es in einem kleinen 2.6 × 2.6-mm-Gehäuse für kleinere Geräte zur Gesundheitsüberwachung untergebracht. Die kleine Lösung ermöglicht das Design von am Körper getragenen Geräten, die Überwachungssysteme für medizinische Einrichtungen ersetzen können, um Menschen vom Krankenhaus fernzuhalten und gleichzeitig die Krankenhauskosten zu senken, sagte Andrew Baker, Geschäftsführer der Business Unit Industrial and Healthcare bei Maxime Integriert, jetzt Teil von Analog Devices.
Das AFE ermöglicht auch Energieeinsparungen, indem es jedes Subsystem mit konfigurierbaren Optionen zur Optimierung der Batterielebensdauer für bestimmte Anwendungsfälle ausstattet. Dies ermöglicht es Designern, entweder kleinere Batterien zu verwenden oder die Batterielebensdauer für ein verbessertes Aufladen zu verlängern.
Das Gerät verfügt über einen sehr komplexen Registersatz und bietet eine hohe Konfigurierbarkeit. „Sie können es für eine längere Batterielebensdauer oder für eine höhere Leistung konfigurieren und es gibt viele Konfiguriermöglichkeiten in Bezug auf die Konfiguration der Elektroden sowie andere Leistungskennzahlen“, sagte Baker.
Durch die individuelle Konfiguration der Subsysteme bietet es viel Flexibilität für Konstrukteure.
Die Konfigurierbarkeit ist wichtig, da es in der Regel von Kunde zu Kunde feine Unterschiede in den Anwendungsfällen gibt, einschließlich des verwendeten Formfaktors – handgelenksbasiert vs. brustbasiert vs. fingerbasiert, sagte Baker.
Als vollsynchrones 3-in-1-Gerät in Bezug auf alle Kanäle vereinfacht es die Designaufgaben bei der Gestaltung dieser Multi-Vital-Schildersysteme und soll letztendlich die Time-to-Market beschleunigen.
Das MAX86178 3 AFE baut auf dem MAX86176 2-in-1-AFE der vorherigen Generation auf (integriert in Health Sensor Plattform 3.0) durch Hinzufügen des Bio-Z-Kanals sowie durch Verbesserungen der optischen PPG- und EKG-Kanäle.
MAX86178-Blockdiagramm (Quelle: Analog Devices, Inc.)
„In der Vergangenheit konzentrierten sich Patientenüberwachungsgeräte auf ein paar verschiedene einfache Sensoren, die von kontextabhängiger Schrittzählung zur Herzfrequenz übergingen, und jetzt erhalten wir bei diesen Geräten fortschrittlichere Sensoren, da sie immer ausgefeilter werden“, sagte Baker. „Es geht um einen ganzheitlicheren Ansatz für die Patientenversorgung.“
Anwendungsszenarien
Durch die Integration der drei Subsysteme in den MAX86178-Chip eröffnet er neue Anwendungsfälle für die Fernüberwachung und das Management chronischer Krankheiten, da die Gesundheitsbranche bestrebt ist, eine bessere prädiktive und präventive Versorgung zu bieten und gleichzeitig die steigenden Gesundheitskosten zu bewältigen.
Es gebe ein großes Problem in Bezug auf die Gesamtkosten der Gesundheitsversorgung, und ein großer Prozentsatz dieser Kosten sei auf die Behandlung chronischer Krankheiten zurückzuführen, sagte Baker. Um diese Kosten zu bekämpfen und zu mindern sowie potenziell zu reduzieren, gebe es eine Abkehr von einer zentralisierten Gesundheitsversorgung zu einem dezentralisierten Ansatz, sagte er.
„Der neue Ansatz wird durch die Pandemie vorangetrieben, um zu versuchen, die [Gesundheitsversorgung] zu dezentralisieren und diese Versorgung näher an den Patienten zu verteilen ," er sagte.
„Es gibt Klinikern auch die Möglichkeit, einen Blick in die Zukunft zu werfen. Wenn Sie also beispielsweise eine genetische Veranlagung für Herzerkrankungen oder Diabetes haben, können Sie diese Personen überwachen und hoffentlich das Einsetzen dieser Art von Erkrankungen erkennen, damit sie behandelt werden können oder Medikamente, um das Risiko zu mindern, dass diese Erkrankungen chronisch werden“, fügte er hinzu. „Es gibt den Klinikern auch die Möglichkeit, über einen längeren Zeitraum zu überwachen.“
Dies hat den Bedarf an neuen Wearables zur Erkennung und Behandlung chronischer Erkrankungen getrieben. Diese Geräte helfen Ärzten, das Einsetzen kritischer Zustände zu erkennen, um das Risiko eines Krankenhausaufenthalts zu mindern, der kostspielig sein kann. Ein angeführtes Beispiel ist ein am Körper getragenes Gesundheitspflaster, das Vitalparameterdaten sammelt, die in die Cloud hochgeladen werden, damit Kliniker sie überprüfen können.
Typisches Blockschaltbild eines Patch-Systems zur Fernüberwachung mit dem MAX86178. Klicken Sie für ein größeres Bild. (Quelle: Analog Devices, Inc.)
Die Produkte von ADI fallen unter das Dach der Patientenfernüberwachung und insbesondere der prädiktiven und präventiven Überwachung, die Erkrankungen wie Herzrhythmusstörungen wie Vorhofflimmern (AFib), Schlafapnoe und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) erkennt.
Die wichtigste Zutat für diese Anwendungsfälle ist die Messung der Vitalfunktionen des Körpers, sagte Baker. Zu den wichtigsten erforderlichen Attributen gehören geringe Größe, Batterielebensdauer für den Anwendungsfall und Genauigkeit auf klinischem Niveau, sagte er.
Der MAX86178 misst vier Vitalparameter: EKG oder EKG, Herzfrequenz (EKG oder optische Photoplethysmographie oder PPG), Blutsauerstoffsättigung (SpO2) und Atemfrequenz (mit BioZ). Klicken Sie für ein größeres Bild. (Quelle: Analog Devices, Inc.)
Der MAX86178 in klinischer Qualität integriert drei komplette Messsysteme – optisch, EKG und Bioimpedanz – und kann vier Vitalparameter gleichzeitig messen.
„Es geht darum, einen einzigen Chip zu haben, auf dem Sie alle drei Mess-Subsysteme [optisch, EKG und Bioimpedanz] mit klinischen EKGs synchronisieren und dieses EKG für die Herzfrequenz verwenden können, aber noch wichtiger für die Herzfunktion für Dinge wie unregelmäßige“ Herzschläge oder Arrhythmien“, sagte er.
Darüber hinaus bietet das PPG-Subsystem SpO . in klinischer Qualität2 Oxymetrie. “SpO2 wird zunehmend in Wearables eingesetzt, da die Technologie verbessert wird. Bei der Pulsoximetrie handelt es sich um die Blutsauerstoffsättigung im Blut, und um dies zu erreichen, ist ein sehr hohes Signal-Rausch-Verhältnis erforderlich, das dieses spezielle Gerät mit 113 dB bietet“, sagte er.
Der Bioimpedanzkanal unterstützt eine Reihe von Anwendungsfällen, darunter Impedanzkardiographie, Bioimpedanzanalyse und Spektroskopie, galvanische Hautreaktion und elektrodermale Aktivität.
„Wir glauben an diese dezentrale Gesundheitsversorgung“, sagte Baker. „Die Zukunft der tragbaren Gesundheitsversorgung beginnt sich insbesondere mit der Pandemie zu beschleunigen, daher benötigen wir mehr integrierte Lösungen. Das Ergebnis, das wir anstreben, ist eine verbesserte prädiktive und präventive sowie ein verbessertes Management chronischer Krankheiten.“
Der MAX86178 im 2.6 × 2.8 mm großen WLP-Gehäuse ist ab sofort zusammen mit dem Evaluierungskit MAX86178EVKIT# erhältlich. Analog Devices bietet auch den Buck-Boost MAX20343 an Regler und der Energiemanagement-IC MAX20360 als für den MAX86178 optimierte Energielösungen.
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