מה הלאה בתחום הניטור מרחוק עבור שירותי בריאות דיגיטליים?

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


מוצרים לבישים אלה מייצגים נקודת התכנסות של טכנולוגיות מרובות כגון מדעי החומרים, חישה וחיישנים, חיישנים ביולוגיים, אלקטרוניקה, מיקרופלואידיקה ובינה מלאכותית. הם מחוללים מהפכה בתחום שירותי הבריאות לצרכנים על ידי מתן ניטור ואיסוף נתונים בזמן אמת בצורה לא פולשנית ונוחה.

פרסומת

אתגרים טכניים בפיתוח מערכות ניטור מרחוק

מעבר לאתגרים הטכניים הידועים כמו ארגונומיה, נוחות משתמש, בטיחות המטופל, אבטחת מידע וקישוריות, יצרני מוליכים למחצה צריכים להתייחס להיבטים קריטיים אחרים. נקודות קריטיות הן צריכת חשמל וחיי סוללה, ניהול ביג דאטה ואמינות רפואית של מדדי בריאות שחולצו.

על ידי התייחסות לנקודות קריטיות אלו, פיתוח טכנולוגיות ניטור בריאות יכול להוביל למכשירים אמינים, ידידותיים למשתמש ומאושרים רפואית שיכולים למלא תפקיד משמעותי בטיפול רפואי מונע, בניהול מחלות כרוניות ובריאות ובריאות כללית.

לדוגמה, ניטור רציף של הלב – אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG) – הוא תהליך שצורך חשמל. הוא מייצר כמות גדולה של נתונים שבדרך כלל צריך לנהל, לעבד ולהעביר לענן לצורך ניתוח. יתרה מכך, יש להעביר את הנתונים שחולצו בחזרה למכשיר הלביש לצורך ייעוץ או התראה למשתמש.

כל הגורמים הללו מייצגים אתגרים טכניים שתעשיית המוליכים למחצה צריכה להתמודד איתם כדי להבטיח את יעילות המכשירים בשטח ולספק חוויות משתמש משביעות רצון.

פתרונות מוליכים למחצה וביו-חיישן עבור מוצרי בריאות לבישים

מגוון חיישנים ביולוגיים רפואיים וצרכניים זמין כעת כדי לאפשר עיצוב של מכשירים לבישים. רוב החיישנים הללו מגיעים עם רכיבי קצה אנלוגיים כדי לפשט את מיזוג האותות. עם זאת, הם מונעים בדרך כלל על ידי מיקרו-בקר חיצוני לביצוע עיבוד נתונים וחילוץ אינדיקטורים בריאותיים. מורכבות המערכת גוברת עם השימוש המצטבר במספר חיישנים להסקת תוצאות נוספות הקשורות לבריאות.

STMicroelectronics (ST) מתקרבת לשוק זה עם משפחה חדשה של חיישנים ביולוגיים המציעים חישה אנלוגית על-שבב, החזית האנלוגית האנלוגית האנכית (vAFE) עבור ECG ואלקטרונורוגרפיה (ENG), חיישן תנועה רגיש במיוחד (מאיץ וג'ירוסקופ) עבור סייסמוקרדיוגרפיה (SCG) , המרה אנלוגית לדיגיטלית, תכונות למעקב אחר תנועה בגוף האדם, ועיבוד דיגיטלי משובץ עם משאבי בינה מלאכותית המורידים את המיקרו-בקר.

שבבי מוליכים למחצה הייחודיים הללו משלבים תנועה וחישת אותות ביו במכשיר אחד. הם יוצרים פלטפורמות רב תכליתיות שבהן, למשל, ניתן לחלץ ולעבד אותות אק"ג לצורך מחשוב קצב הלב והשונות בקצב הלב, ניתן לחלץ אותות SCG לחישוב התקופה הדיאסטולית והסיסטולית כדי לאמת את הפתיחה והסגירה של המסתם האאורטלי והמיטרלי. (זיהוי מחלות לב מסתמיות), ושם ניתן לעבד את אותות ECG וגם את אותות SCG לצורך גזירת אינדיקטורים בריאותיים נוספים עם היתרון הגדול של סנכרון במשרה מלאה. ביישומים אחרים, ניתן להשתמש באותות ENG לניתוח מוכנות קוגניטיבית, למשל, עבור ספורטאים לאחר זעזוע מוח.

החיישנים הביולוגיים החדשים של ST, המנצלים את האינטגרציה של חישת תנועה וחישת אותות ביו, יכולים לאפשר תכונות חדשות כגון פיצוי חפצי תנועה ומדידות ביולוגיות מודעות להקשר. האחרון הוא בעל ערך להגדלת חיי הסוללה מאחר והביוסנסור מבין את ההקשר והפעילות של המשתמש, וכך המערכת יכולה להתאים את הגדרת רכישת האות הביולוגית והתדר בהתאם.

חיישנים ביולוגיים של ST MEMS מסייעים לאפשר את היישומים הבאים בתחום של מכשירים לבישים לטיפול רפואי:

  • ניטור ביתי: יחידים יכולים להשתמש ב-ECG ו-SCG כדי לנטר את בריאות הלב שלהם בבית. זה יכול לעזור לזהות בעיות אפשריות בשלב מוקדם ולפנות לטיפול רפואי במידת הצורך.
  • מעקב אחר פעילות: אק"ג ו-SCGs יכולים לעקוב אחר שונות קצב הלב (HRV), שהיא מדד למידת התגובה של הלב ללחץ. ניתן להשתמש ב-HRV כדי להעריך את הבריאות והכושר הכללי, כמו גם כדי לזהות סימנים מוקדמים של מתח וחרדה.
  • אימון אתלטי: א.ק.ג. ו-SCG יכולים לנטר את בריאות הלב של ספורטאים במהלך אימון ותחרות. זה עוזר למנוע אימון יתר ומזהה בעיות קרדיווסקולריות פוטנציאליות. בנוסף, ENGs יכולים לעקוב אחר המוכנות לשוב ולעסוק בספורט לאחר אירוע טראומה כמו זעזוע מוח.
  • ניטור מטופלים מרחוק ובריאות טלפונית: ניתן להשתמש ב-ECG ו-SCG עבור פגישות רפואיות בטלפון, מה שמאפשר למטופלים לקחת את ה-ECG שלהם מרחוק על ידי ספק שירותי בריאות.

מגמות עתידיות במערכות ניטור מרחוק

מחקרים אחרונים1,2 הדגימו כיצד השילוב של שני ערוצי החישה הללו, ECG ו-SCG, יכול לאפשר מדידה עקיפה של לחץ הדם. בנוסף, ניתן להוסיף פונקציונליות קישוריות נוספת, כגון NFC, NB-IoT וחיבורים מאובטחים. בחזית זו, ST מציעה מיקרו-בקרי STM32 בעלי הספק נמוך וביצועים גבוהים, מגברים תפעוליים בעלי דיוק גבוה, ומגוון של מערכות ניהול מתח AC-DC ו-DC-DC לניהול ואספקה, בנוסף לפתרונות קישוריות אלחוטית.

בתעשיית המוליכים למחצה, יש מגמה גוברת לפיתוח חיישנים ביולוגיים מתוחכמים יותר. חיישנים אלו מתמחים באיתור ובמדידה של אנליטים חיוניים לגוף האדם, כולל גלוקוז, נתרן, לקטט וסידן. התקדמות כזו היא משמעותית עבור שירותי הבריאות, שכן הם מבטיחים לאפשר ניטור רציף של אנליטים אלה בצורה פחות פולשנית, אשר חיונית לניהול מצבי בריאות שונים ולשיפור תוצאות המטופל.

מגזר המוליכים למחצה רואה גם מאמצי השקעה ומחקר המופנים לדור הבא של חיישנים בעלי הספק נמוך שיכולים לנטר ברציפות את טמפרטורת גוף האדם, שהוא סימן חיוני קריטי. הפיתוח של טכנולוגיה כזו הוא חלק מיוזמה רחבה יותר לשיפור תיקי חיישנים עבור יישומי בריאות ואיכות חיים, המאפשר ניטור מקיף יותר ולא פולשני של סימנים חיוניים.

הפניות

1. B. Kizir וב. Semiz, "חשיפת היחסים הזמניים והספקטרליים בין אותות סייסמוקרדיוגרמה, מרווחי זמן סיסטוליים ומאפייני בית החזה", הכנס הבינלאומי החמישי 2023 בנושא ביו-הנדסה לטכנולוגיות חכמות (BioSMART), פריז, צרפת, 2023, עמ' 1-4, דואי: 10.1109/BioSMART58455.2023.10162053.

2. Rai, D., Thakkar, HK, Rajput, SS, Santamaria, J., Bhatt, C., Roca, F. A, "סקירה מקיפה על סייסמוקרדיוגרמה: התקדמות נוכחית בנושא רכישה, ביאור ויישומים," מָתֵימָטִיקָה2021, 9, 2243.



קישור לכתבת המקור – 2024-06-11 20:38:55

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר