实现家庭健康照护

本文作者:admin       点击: 2010-10-14 00:00
前言:
复杂的半导体技术正在为尺寸日益缩小而且功能更加强大的家用医疗装置的开发而铺路。对于病患而言,更小巧的便携设备的优点就是更易于进行照护、更少的医院探视、以及降低医疗成本。为了要能够在家用环境中具有效率,医疗装置必须要易于使用,即便是在错误的使用状况下都很安全,而且要能够对正确的结果与经过错误程序所获得的结果加以区分。

家庭健康照护的提升

由于婴儿潮世代逐渐老化,需要密集照护的人数日益增加,因此家庭健康照护装置的需求也随之扩大。根据世界卫生组织的数据,在2006年全世界60及60岁以上的人口是6亿5千万人。这个数字在2025年时预期会达到12亿人。在美国,65以及65岁以上的人口比以往占了总人口数的更大部分,而且这个数字预计在21世纪还会稳定的增加。

利用半导体技术实现的家庭照护装置实例包括夜间肺部监测器─Wholter与个人用气喘评估装置Wheezometer。这两种装置都是由总部设于以色列、开发气喘治疗医疗装置的先锋Karmelsonix公司所开发。Wholter以及Wheezometer是为了因应全球超过4千8百万气喘病患的严重需求,使他们能够自我评估与管理其危险的气喘症状─这是以往只有在临床医师的诊所或是医院才能够提供的。

有效的气喘评估(一种多变量肺部活动测定)必须要实时而且精确,以便施予适当的医学治疗。过去这种等级的仪器可靠性只存在于设置于医院或是医师办公室中的肺活量计(Spirometer)技术里,使得在家或是运送途中的气喘病患处于风险当中。

为了要将这种重要的病患照护从医疗机构带入家中,Karmelsonix在这些产品当中使用了来自于ADI的高速Blackfin数字信号处理器(DSP)以及精密的信号处理组件,藉以确保气喘病患能够获得有关于他们“喘息率”(一种动态但是显着的气喘攻击指标)精确可靠的评估。气喘患者可以使用Wholter以及Wheezometer来对症状进行早期自我评估,这对于适当的药物治疗是极为重要的。

实现半导体技术

许多的家庭健康支持装置在功能方面会较为简单,但是对于拯救生命与预防意外而言仍然具有相同的重要性。来自于Bio-Detek(完全属于Zoll Medical的子公司)的PocketCPR(参考图1),可以放置在对心脏病发作患者施行心肺复苏术的人员手中。

该装置量测胸部按压的深度,对急救员提供声音与视觉的反馈,以便调整至适当的深度与正确的速率。这项产品也会为相对较无经验的急救员提供指引,藉以增加其自信,并且以适当的技术协助有经验的急救员。PocketCPR乃是藉由ADI的ADXL 311加速度计而实现的,该组件可以对握在急救员手中的PocketCPR的移动量进行精密的量测。

功能可能更为简单的FallSaver(参考图2)是使用于不允许在没有协助下四处走动的病患身上。看护者不可能所有时间都在监测长期卧床的病患,而这些不论是因为失智或是不想要打扰到看护者的病患可能会在任意的时刻选择起床与四处走动,而这往往会导致因为虚弱而造成的跌倒,不论是在医院、家中、或是在疗养院。

小巧的FallSaver贴片(patch)可以贴附在病患的大腿上达两周之久,对病患的移动提供持续的监测,特别是对于代表尝试站立与四处走动的移动测定。接着FallSaver单元会发出警示声响,并且传送一组无线电信号到护理站或是看护者所携带的无线电当中,而看护者就能够在病患跌倒之前赶到床边协助其完成想要进行的动作。这是临床试验中唯一仅见能够为这种高风险族群显着的减少跌倒以及与跌倒相关伤害状况的装置。

FallSaver也是藉由能够以数字格式提供动作讯息,因而能够进行动作形式之快速算法分析的ADXL 323以及ADXL 335加速度计而获得实现的。除了先前提到过的加速度计之外,次世代的三轴加速度计能够在较低功率与较小尺寸下提供更高位准的功能,例如ADI的ADXL 345以及ADXL 346。

未来家庭健康照护装置的两项关键要素就是连结能力与电力。对于许多的状况能够精确的将临床读数从诊断装置中传达到健康照护专业人员面前的能力,就如同对于要自我照护之病患像是糖尿病管理的能力一样的重要。举例来说,现今的心电图(ECG)波形可以只提供予临床医师做为打印输出,也可以做为信号并透过电子信道加以传输出去。

以往为了要达成此目的,ECG仪器必须要直接链接至计算机上,而这会使病患容易有受到电击的潜在危险性。ADI新近发表的ADuM 4160 USB隔离器可以在病患与计算机和网络之间提供完整的电气隔离,同时又仍然可以实现完善能力的ECG与计算机链接性,进而克服了这项问题。

在量测的前端也需要少量的电力,以便驱动用来搜集ECG信号并加以数字化的放大器与资料转换器。经过隔离的电力乃是由ADuM 5000直流对直流转换器所提供,因而不再需要对电池充电与进行更换。像这种类型的组件也可以用来实现许多需要与病患有直接电气接触的家庭健康装置的设计,同时又具有透过USB与计算机直接链接的能力,进而提供结果之储存、分析、与传送的完整能力。这些技术也使得医疗装置设计厂商能够更轻易地符合IEC60601的最新需求。

藉由开发创新的IC,半导体公司正在改善使用于全球病患健康照护的质量。由医疗装置设计工程师所开发,针对疾病管理、健康与保健、以及药物递送的最新家庭健康照护系统,正在使用半导体做为其基础,以创造出能够改变生活的产品。

有许多在适用于便携式与家庭健康产品之半导体设计方面的进步,是得益于在制作其它形式的便携式消费性产品─像是移动电话以及媒体播放器等方面的大幅进展。这点在电源管理、动作侦测、以及RF传输等方面最为显着。但是在精密信号放大、转换、与处理等方面的专业知识,对于低位准的复杂临床信息的适当侦测以及分析上仍然是极为重要的。

这些发展也受到了由协同改善个人健康照护质量的最佳健康照护以及技术公司所集结而成的非营利性开放工业联盟─康体佳健康联盟(Continua Health Alliance)的实现、推广与认可。康体佳在全世界拥有超过200个成员公司,致力于建立一套具有互操作性的个人健康解决方案的系统,藉由其能够将这些解决方案延伸至培养独立性与增加个人自主能力的家庭知识,并且为真正个人化的健康与保健管理提供机会。康体佳健康联盟也设定了设计标准,并且对这些标准提供认证,藉以为健康照护的提供者与消费者在对于以此程序所生产的装置进行选择与使用时能够提高信心。

对于家用医疗装置日益成长的要求,使得系统的需求越形复杂,并且促使医疗设备设计厂商必须要对次世代便携式医疗装置予以缩小尺寸、改善使用的方便性、并且提高性能。这些新的系统位准之需求意味着模拟半导体的生产厂商必须要提高水平,以面对具有突破性、能够使次世代产品实现之结构单元ICs的开发挑战。设计的开发已经凸显出医疗装置的未来创新能力,其仰赖系统和模拟式IC设计厂商之间持续与有效信息分享的程度是如何的不断在提高。