實現家庭健康照護

本文作者:admin       點擊: 2010-10-04 00:00
前言:
DSP以及加速度計這類型的元件使得對心臟、肺臟與其它更多的家庭監測功能化為可能。


複雜的半導體技術正在為尺寸日益縮小而且功能更加強大的家用醫療裝置的開發而鋪路。對於病患而言,更小巧的可攜式裝置的優點就是更易於進行照護、更少的醫院探視、以及降低醫療成本。為了要能夠在家用環境中具有效率,醫療裝置必須要易於使用,即便是在錯誤的使用狀況下都很安全,而且要能夠對正確的結果與經過錯誤程序所獲得的結果加以區分。

家庭健康照護的提昇

由於嬰兒潮世代逐漸老化,需要密集照護的人數日益增加,因此家庭健康照護裝置的需求也隨之擴大。根據世界衛生組織的資料,在2006年全世界60及60歲以上的人口是6億5千萬人。這個數字在2025年時預期會達到12億人。在美國,65以及65歲以上的人口比以往佔了總人口數的更大部分,而且這個數字預計在21世紀還會穩定的增加。

利用半導體技術實現的家庭照護裝置實例包括夜間肺部監測器─Wholter與個人用氣喘評估裝置Wheezometer。這兩種裝置都是由總部設於以色列、開發氣喘治療醫療裝置的先鋒Karmelsonix公司所開發。Wholter以及Wheezometer是為了因應全球超過4千8百萬氣喘病患的嚴重需求,使他們能夠自我評估與管理其危險的氣喘症狀─這是以往只有在臨床醫師的診所或是醫院才能夠提供的。

有效的氣喘評估(一種多變量肺部活動測定)必須要即時而且精確,以便施予適當的醫學治療。過去這種等級的儀器可靠性只存在於設置於醫院或是醫師辦公室中的肺活量計(Spirometer)技術裡,使得在家或是運送途中的氣喘病患處於風險當中。

為了要將這種重要的病患照護從醫療機構帶入家中,Karmelsonix在這些產品當中使用了來自於ADI的高速Blackfin數位信號處理器(DSP)以及精密的信號處理元件,藉以確保氣喘病患能夠獲得有關於他們「喘息率」(一種動態但是顯著的氣喘攻擊指標)精確可靠的評估。氣喘患者可以使用Wholter以及Wheezometer來對症狀進行早期自我評估,這對於適當的藥物治療是極為重要的。

實現半導體技術

許多的家庭健康支援裝置在功能方面會較為簡單,但是對於拯救生命與預防意外而言仍然具有相同的重要性。來自於Bio-Detek(完全屬於Zoll Medical的子公司)的PocketCPR(參考圖1),可以放置在對心臟病發作患者施行心肺復甦術的人員手中。


該裝置量測胸部按壓的深度,對急救員提供聲音與視覺的反饋,以便調整至適當的深度與正確的速率。這項產品也會為相對較無經驗的急救員提供指引,藉以增加其自信,並且以適當的技術協助有經驗的急救員。PocketCPR乃是藉由ADI的ADXL 311加速度計而實現的,該元件可以對握在急救員手中的PocketCPR的移動量進行精密的量測。
 
圖1.ADI的ADXL 311加速度計使PocketCPR裝置獲得實現。

功能可能更為簡單的FallSaver(參考圖2)是使用於不允許在沒有協助下四處走動的病患身上。看護者不可能所有時間都在監測長期臥床的病患,而這些不論是因為失智或是不想要打擾到看護者的病患可能會在任意的時刻選擇起床與四處走動,而這往往會導致因為虛弱而造成的跌倒,不論是在醫院、家中、或是在療養院。

小巧的FallSaver貼片(patch)可以貼附在病患的大腿上達兩週之久,對病患的移動提供持續的監測,特別是對於代表嘗試站立與四處走動的移動測定。接著FallSaver單元會發出警示聲響,並且傳送一組無線電信號到護理站或是看護者所攜帶的無線電當中,而看護者就能夠在病患跌倒之前趕到床邊協助其完成想要進行的動作。這是臨床試驗中唯一僅見能夠為這種高風險族群顯著的減少跌倒以及與跌倒相關傷害狀況的裝置。

FallSaver也是藉由能夠以數位格式提供動作訊息,因而能夠進行動作形式之快速算法分析的ADXL 323以及ADXL 335加速度計而獲得實現的。除了先前提到過的加速度計之外,次世代的三軸加速度計能夠在較低功率與較小尺寸下提供更高位準的功能,例如ADI的ADXL 345以及ADXL 346。

 
圖2.FallSaver乃是藉由能夠以數位格式提供動作訊息的ADXL 323以及ADXL 335加速度計而獲得實現。

未來家庭健康照護裝置的兩項關鍵要素就是連結能力與電力。對於許多的狀況能夠精確的將臨床讀數從診斷裝置中傳達到健康照護專業人員面前的能力,就如同對於要自我照護之病患像是糖尿病管理的能力一樣的重要。舉例來說,現今的心電圖(ECG)波形可以只提供予臨床醫師做為列印輸出,也可以做為信號並透過電子通訊通道加以傳輸出去。

以往為了要達成此目的,ECG儀器必須要直接連結至電腦上,而這會使病患容易有受到電擊的潛在危險性。ADI新近發表的ADuM 4160 USB隔離器可以在病患與電腦和網路之間提供完整的電氣隔離,同時又仍然可以實現完善能力的ECG與電腦連結性,進而克服了這項問題。

在量測的前端也需要少量的電力,以便驅動用來蒐集ECG信號並加以數位化的放大器與資料轉換器。經過隔離的電力乃是由ADuM 5000直流對直流轉換器所提供,因而不再需要對電池充電與進行更換。像這種類型的元件也可以用來實現許多需要與病患有直接電氣接觸的家庭健康裝置的設計,同時又具有透過USB與電腦直接連結的能力,進而提供結果之儲存、分析、與傳送的完整能力。這些技術也使得醫療裝置設計廠商能夠更輕易地符合IEC60601的最新需求。

藉由開發創新的IC,半導體公司正在改善使用於全球病患健康照護的品質。由醫療裝置設計工程師所開發,針對疾病管理、健康與保健、以及藥物遞送的最新家庭健康照護系統,正在使用半導體做為其基礎,以創造出能夠改變生活的產品。

有許多在適用於可攜式與家庭健康產品之半導體設計方面的進步,是得益於在製作其它形式的可攜式消費性產品─像是行動電話以及媒體播放器等方面的大幅進展。這點在電源管理、動作偵測、以及RF傳輸等方面最為顯著。但是在精密信號放大、轉換、與處理等方面的專業知識,對於低位準的複雜臨床資訊的適當偵測以及分析上仍然是極為重要的。

這些發展也受到了由協同改善個人健康照護品質的最佳健康照護以及技術公司所集結而成的非營利性開放工業聯盟─康體佳健康聯盟(Continua Health Alliance)的實現、推廣與認可。康體佳在全世界擁有超過200個成員公司,致力於建立一套具有互通性的個人健康解決方案的系統,藉由其能夠將這些解決方案延伸至培養獨立性與增加個人自主能力的家庭知識,並且為真正個人化的健康與保健管理提供機會。康體佳健康聯盟也設定了設計標準,並且對這些標準提供認證,藉以為健康照護的提供者與消費者在對於以此程序所生產的裝置進行選擇與使用時能夠提高信心。

對於家用醫療裝置日益成長的要求,使得系統的需求越形複雜,並且促使醫療設備設計廠商必須要對次世代可攜式醫療裝置予以縮小尺寸、改善使用的方便性、並且提高性能。這些新的系統位準之需求意味著類比半導體的生產廠商必須要提高水準,以面對具有突破性、能夠使次世代產品實現之結構單元ICs的開發挑戰。設計的開發已經凸顯出醫療裝置的未來創新能力,其仰賴系統和類比式IC設計廠商之間持續與有效資訊分享的程度是如何的不斷在提高。


 

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