傳感器可以讓智能手機(jī)測量生命體征

Sensor could let smartphone measure vital signs

近120年來，只有一種精確的、非侵入性的測量血壓的方法，不需要不斷地重新校準(zhǔn)：里瓦-羅奇技術(shù)，由西皮奧尼·里瓦·羅奇于1896年發(fā)明，使用物理壓力，通常是以充氣臂袖的形式。LMD表示，已經(jīng)開發(fā)出一種Riva-Rocci技術(shù)的變體，利用LMD提出的傳感器可以很容易地直接內(nèi)置到智能手機(jī)中。

LMD的技術(shù)可以用來測量一個(gè)人的舒張壓和收縮壓，也可以通過V型傳感器測量其重要的醫(yī)療參數(shù)。該產(chǎn)品是即將到來的與手機(jī)集成的醫(yī)療設(shè)備浪潮的一部分，不僅是可穿戴設(shè)備，而且是標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)療解決方案，能夠準(zhǔn)確地讀取生命體征。不會(huì)衡量什么是容易的，而是會(huì)衡量哪些是有用的。不會(huì)尋求醫(yī)療用途來測量，而是會(huì)進(jìn)行有醫(yī)學(xué)意義的測量。

硬件設(shè)置

當(dāng)智能手機(jī)成為醫(yī)療行業(yè)的重要工具時(shí)，將在物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。一個(gè)目標(biāo)是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的標(biāo)準(zhǔn)，在沒有任何個(gè)人校準(zhǔn)的情況下，快速方便地測量血壓。LMD的V型傳感器可以將關(guān)鍵信息傳遞給從未測量過、也不知道自己血壓的人。在臨床環(huán)境之外更好地監(jiān)測血壓可以為更有效地預(yù)防和治療高血壓帶來質(zhì)的進(jìn)步。

溫度是另一個(gè)經(jīng)常測量的參數(shù)。智能手機(jī)上的傳感器將能夠在醫(yī)療和各種工業(yè)環(huán)境中執(zhí)行所需的功能。脈搏率、呼吸頻率和血氧水平是其參數(shù)。共同代表了一種強(qiáng)大的診斷工具，可以與其傳感器結(jié)合起來監(jiān)測廣泛的心血管疾病。

The physics behind the measurements

測量背后的物理原理

技術(shù)正在改變健康產(chǎn)業(yè)，特別是通過對人在家里、閑暇時(shí)甚至工作時(shí)的連續(xù)監(jiān)測，記錄白天發(fā)生的事件。據(jù)新興技術(shù)的支持者稱，持續(xù)監(jiān)測生物醫(yī)學(xué)參數(shù)將鼓勵(lì)人采取和維持健康行為，以促進(jìn)健康和預(yù)防疾病。

LMD提供的解決方案使用創(chuàng)新的傳感器技術(shù)來測量血壓、溫度和脈搏，甚至執(zhí)行ECG功能，記錄心臟的電活動(dòng)。血壓測量采用Riva-Rocci程序。血壓是由心臟泵出的血液施加在分配血液到體內(nèi)的動(dòng)脈壁上的壓力。動(dòng)脈中的血壓可以直接測量，方法是將一根小導(dǎo)管（導(dǎo)管）插入動(dòng)脈，并將其連接到測量裝置（壓力傳感器）上。實(shí)際上，只有在特殊情況下才會(huì)發(fā)生這種情況，比如在手術(shù)過程中。

帶V傳感器的智能手機(jī)

另一方面，普通的血壓測量是間接進(jìn)行的，使用能夠從外部以無創(chuàng)方式評估血壓的特殊設(shè)備。在這些設(shè)備中，迄今為止最精確和最常用的是一個(gè)多世紀(jì)前里瓦羅奇設(shè)計(jì)的。由一個(gè)橡膠手鐲組成，手鐲的一端連接一個(gè)小型手動(dòng)泵，另一端連接到水銀柱壓力計(jì)。由于該儀器配備了一個(gè)裝有水銀的玻璃柱，并帶有一個(gè)以毫米為單位顯示距離的儀表，因此報(bào)告最大和最小血壓值的測量單位是毫米汞柱（mmHg）。

同時(shí)，體溫傳統(tǒng)上是在1835年首次使用紅外前額掃描和環(huán)境條件來測量的。心電信息可以從放在兩手之間的傳感器獲得。最后，傳統(tǒng)的脈搏率、血氧飽和度（SpO2）和呼吸頻率的測量都是基于1972年開始使用的現(xiàn)有技術(shù)的脈搏血氧飽和度傳感器。呼吸頻率由心率和幅度調(diào)制（呼吸竇性心律失常）得出。

Leman Micro Devices SA的創(chuàng)始人兼董事克里斯·埃利奧特（Chris Elliott）說：“將成熟成熟的科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。“這給用戶和醫(yī)生提供了理解并知道可以信賴的醫(yī)療級設(shè)備的便利性的測量方法。

埃利奧特還說：“例如，測量血壓的方法與戴在手臂上的袖帶完全一樣，但通過使用指尖，通過讓使用者更用力或更軟的按壓，而不是使用沉重而昂貴的泵和袖帶，使血壓更容易、更小、更便宜。”。解釋說，高血壓是一種沒有癥狀的“無聲殺手”，因此在每一部手機(jī)上安裝一個(gè)無袖口、無需校準(zhǔn)的血壓計(jì)，可以挽救每年死于高血壓的900萬人中的許多人的生命。

The technology

LMD技術(shù)由V傳感器硬件模塊和e-Checkup軟件算法組成，用于指導(dǎo)用戶分析數(shù)據(jù)，并在服務(wù)器上提供診斷支持來存儲數(shù)據(jù)。FDA/IIA和所有IIA/IIA類醫(yī)療器械的隱私要求和所有相關(guān)的CFDA/II類法規(guī)都符合。

V型傳感器有一個(gè)壓力傳感器嵌入柔軟平坦的環(huán)氧樹脂中，該樹脂壓在指尖上。LED和光電二極管構(gòu)成了一個(gè)傳統(tǒng)的脈搏血氧計(jì)，照亮指尖。熱電堆測量熱輻射來估計(jì)體溫。由LMD設(shè)計(jì)的專用集成電路控制led；從光電二極管、壓力傳感器和熱電堆捕獲和數(shù)字化數(shù)據(jù)；并與移動(dòng)電話處理器通信。

V型傳感器可以集成到智能手機(jī)的背面，并且可以彎曲以適應(yīng)指尖。符合人體工程學(xué)的用戶體驗(yàn)。要測量血壓，用戶只需將手機(jī)自然握在手中，V型傳感器上的食指凹陷在手機(jī)背面，拇指放在前屏幕上。e-Checkup應(yīng)用程序會(huì)引導(dǎo)用戶通過更硬或更軟的按鍵來玩顯示屏。測量大約需要一分鐘。不需要外部設(shè)備；支持電子檢查的智能手機(jī)提供了完整的解決方案。
該應(yīng)用程序是手機(jī)操作系統(tǒng)和LMD
V傳感器之間的接口。負(fù)責(zé)所有的處理，包括第一次使用時(shí)從LMD的數(shù)據(jù)庫中獲取V傳感器的特征。血壓準(zhǔn)確度在iso81060-2的范圍內(nèi)，其主要標(biāo)準(zhǔn)是平均誤差<5mmhg和<8mm標(biāo)準(zhǔn)差。所有測量可在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、不超過60秒的時(shí)間內(nèi)按照屏幕上的說明進(jìn)行，無需特殊附件或事先校準(zhǔn)。

這個(gè)傳感器（一個(gè)安裝在智能手機(jī)背面的15毫米長的小裝置）不僅可以測量血壓，而且根據(jù)LMD的說法，還可以精確測量體溫、血氧飽和度（肺功能的測量）、心率和呼吸速度。
LMD的研究和開發(fā)表明，將V型傳感器數(shù)據(jù)與手機(jī)中的加速計(jì)數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以找到心臟功能的時(shí)間：左心室排出時(shí)間（LVET）、主動(dòng)脈瓣和二尖瓣的時(shí)間，以及許多其時(shí)間。進(jìn)一步的測量可能會(huì)結(jié)合來自手機(jī)攝像頭的圖像。

一位健康經(jīng)濟(jì)學(xué)家利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了一個(gè)馬爾可夫模型來估計(jì)購買一部測量血壓的手機(jī)對健康的影響。指出，平均而言，一個(gè)年輕的用戶將獲得大約6個(gè)月的壽命，而一個(gè)年長的用戶將獲得大約3個(gè)月的壽命。

總結(jié)

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