Adi Shieber, Yan Vainter Freescale
מספר האנשים השמנים בעולם הכפיל עצמו מאז 1980. על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, יותר מ-1.4 מיליארד מבוגרים ברחבי העולם סובלים ממשקל יתר (obesity). בשנת 2009, האוכלוסייה העולמית של בני אדם מבוגרים מעל גיל 60 מנתה 680 מיליון אנשים. פלח אוכלוסין זה גדל ב-10.4 מיליון אנשים רק משנת 2007 – גידול ממוצע של 30,000 אנשים בכל יום. שתי מגמות אלו מהוות גורמים תורמים למחלות כרוניות. עודף משקל והיעדר פעילות גופנית הם גורם סיכון למחלת הסוכרת ולמחלות קרדיו-וסקולריות (מחלות של הלב וכלי הדם), שבץ, דלקת פרקים ולמחלות סרטן. ככל שהשמנת יתר והתבגרות האנושות הופכים להיות נפוצים יותר בעולם, ממשלות בארצות רבות נאלצות להתמודד עם נושאים מאקרו כלכליים הקשורים בעלויות המתייקרות של מעקב והשגחה על הבריאות. יותר מ-75% מהעלויות שמשקיעים במעקב והשגחה על הבריאות נגרמות כיום בשל מצבים כרוניים. למוסדות הרפואיים יש צורך בגישות של נקיטת פעולות מנע ונטילת תרופות מנע.
מגמות אלו של השוק, בצד חידושים בטכנולוגיות מעקב והשגחה רפואיים, מספקות את הפוטנציאל לשינוי מהותי של הטיפול שכולנו מקבלים. ציוד רפואי שקודם לכן הועבר לבתי חולים או למרפאות הרופאים, עושה את דרכו אל תוך הבתים. ציוד רפואי נייד, כגון מכשירי ניטור לחץ דם, מודדים לסוכר בדם ומאזניים למדידת משקל, קשורים כעת למרכזי נתונים או שהם משדרים נתונים אישיים לגבי מצב בריאותך אל ענן מחשבים רפואיים, שם הם מאוחסנים במקום מאובטח. כל סוגי הציוד הרפואי נדחפים החוצה, מהמקום השורשי שלהם במרפאות או בבתי החולים אל הבתים הפרטיים.
נוסף על העברת ציוד מעקב והשגחה רפואיים אל הבתים הפרטיים, השימוש הרווח באמצעי קישוריות ניידים לצורך מעקב והשגחה רפואיים יכול לקצץ בעלויות באופן משמעותי, להרחיב את נגישותם של השירותים הרפואיים ולהפוך אותם לאמצעים שקיימים בהישג יד, ולהקטין את ההשפעה שיש למחלות על חיי האנשים. מאחר שהעלות של מודולים ניידים יורדת והולכת, יש לשער שפתרונות רפואיים ניידים משובצים ישגשגו, וייצרו הזדמנויות לפיתוח של שירותים חדשניים. ניטור מרחוק של מטופלים מתוכנן לחדור לחברה שלנו, ולהקטין את העלות הכבדה הרובצת על אותה אוכלוסייה שמנהלת אורח חיים לא בריא, ועל כתפיהם של אנשים מבוגרים.
טכנולוגיית המוליכים למחצה ממשיכה למלא תפקיד קריטי בפיתוחן של טכנולוגיות חדשות המסייעות בהגשת אפשרויות ניידות של ניטור, אבחון וטיפול למטופלים. אנו, בחברת Freescale מתמקדים במה שאנו יכולים לעשות כחברה של מוליכים למחצה, כדי לקדם איכות חיים טובה יותר, מעבר להארכה בלבד של חיי אדם. חיישני לחץ ותאוצה, המבוססים על מערכת מיקרו-אלקטרו-מכנית (MEMS) של Freescale – יכולים לשמש לאספקת מידע חיוני ביישומים הבאים המשמשים לניטור מעקב והשגחה רפואיים:
מכשירי ניטור לחץ דם (BP)
מכשירי ניטור לחץ דם (BP) פולשניים
מכשירי ניטור לחץ תוך רחמי
מכשירי בקרה במיטת בית החולים
מכשירי נשימה ועזרי נשימה
מכשירי ניטור למקרי דום נשימה (הפסקת נשימה) בזמן שינה
מערכות לשמירה על בריאות וכושר גופני
ציוד לדיאליזה
העברת תרופות דרך משאפים (מכשירי שאיפה)
ציוד לפיזיותרפיה
ניטור פעילות
מכשירי ניטור לחץ דם
אחת מתופעות הלוואי האפשריות הנגרמות מהשמנת יתר ומהתבגרות אוכלוסייה היא יתר לחץ דם. לחץ דם גבוה הוא מצב שכיח שבו הכוח הקבוע בדם לוחץ על דפנות העורקים רב דיו, עד כי יש ביכולתו לגרום לבעיות רפואיות, כמו למשל מחלות לב. לחץ דם מוגדר על פי כמות הדם שהלב שואב ומידת ההתנגדות לזרימת דם בעורקים. לחץ הדם שלך ייחשב גבוה יותר, ככל שהלב שואב יותר דם והעורקים צרים יותר.
מכשיר לניטור לחץ דם אוטומטי המתנהל בבית נמצא בשימוש רווח יותר ויותר למען אבחון וניהול יתר לחץ דם. המכשיר כולל את יחידת שרוולית הזרוע ויחידת שרוולית פרק כף היד. איור 1 מדגים תרשים בלוקים של מערכת של מכשיר אופייני לניטור לחץ דם. ניתן לראות את תרשים הבלוקים הזה ותרשימים אחרים כמותו, באתר החברה.
הפונקציה הבסיסית של מכשיר ניטור לחץ דם, היא למדוד את הלחץ בעורקים. אחת השיטות לקבלת מדידה זו היא באמצעות שימוש בחיישן לחץ שמודד את הלחץ הקיים. שינויים אלו בלחץ, גורמים לשינוי במהירות המנוע השולט במשאבת אוויר. תא האוויר לוחץ על הזרוע עד הלחץ הסיסטולי (לחץ התכווצות הלב). כאשר מושג לחץ התכווצות הלב, השסתום יכול להוציא אוויר מהשרוולית שסביב הזרוע בהדרגה. באותו זמן, חיישן הלחץ עורך את המדידות.
חיישני הלחץ Xtrinsic של Freescale, כמו למשל MPXV5050GP, מתוכננים באופן מיוחד עבור יישומים שבהם יש חשיבות מירבית לאיכות ואמינות ברמה גבוהה. החיישנים של Freescale מציעים טווח רחב של פונקציות ותכונות, החל בהתקנים בסיסיים ועד התקנים בהגבר מלא ובקיזוז-טמפרטורה. את סדרת החיישנים בעלת ההגבר אפשר בקלות לחבר אל יחידת מיקרובקר (MCU). סדרת חיישני לחץ במתח נמוך מתוכננת לענות על דרישות יעילות הספק להארכת חיי המוצר, לקבלת מוצרי אלקטרוניקה רפואיים פשוטים, ניידים תוך התחשבות בעלויות. חיישני הלחץ של Freescale משלבים טכניקות מתקדמות של עיבוד מיקרו מכני, עיבוד מתכת בשכבה דקה (thin film metallization) ועיבוד מוליכים למחצה דו קוטביים (בי-פולאריים) המספקים חיישנים באמינות גבוהה במחירים תחרותיים.
מכשירי ניטור פעילות
אפשר לדחות או למנוע מחלות כרוניות רבות הקשורות בהשמנת יתר ובהזדקנות על ידי שמירה על פעילות גופנית. התקן ניטור פעילות הוא התקן קטן שמבצע רישום מידע בנוגע לתבניות הפעילות הגופנית של המשתמש. ההתקן אמור לפעול בדרך כלל ברציפות במשך תקופות זמן ארוכות. מכשירי ניטור פעילות יכולים מדי פעם לפענח ולסכם את הנתונים המתועדים. המכשיר הוא מערכת לא פולשנית, והמודול הבסיסי שהוא חייב לכלול הוא פדו-מטר (מד צעד) אשר מודד תאוצה אנכית כדי לספור צעדים, ואת צבירת הזמן הכולל שהושקע בעוצמת פעילות מסוימת. כאשר מניחים אותו בצורה נכונה, התקן זה יכול לתעד כל צעד ויכול גם למדוד פעילויות שכיחות כגון, עלייה וירידה במדרגות, התכופפות לצורך קשירת נעל וכיו”ב. את המכשירים האלו, בדרך כלל, עונדים על הירך או על פרק כף היד של המשתמש.
חיישנים אינרצייאליים יוצרים את הבסיס למכשירי ניטור פעילות רבים. חיישנים אינרצייאליים מתוכננים לגילוי שינויים בכוח, שנגרמים כתוצאה מתנועה, הטיה, מיצוב, הלמים ורעידות. עבור מכשירי ניטור פעילות וחיישני נפילה חופשית, שלהם יש צורך בזמן תגובה מהיר, ברגישות גבוהה מאוד, בצריכת זרם נמוכה, בפעולה במתח נמוך ובמצב המתנה (Standby) – כשכל זה נתון במארז בעל פרופיל קטן, מדי התאוצה של Freescale הופכים לפתרון מיטבי.
אפשר להשתמש בחיישן אינרצייאלי גם כדי לגלות נפילה של מטופל בעקבות מצב גופני חריג כלשהו. למשל, אם רמות הסוכר נמוכות מדי, המטופל עלול לאבד את הכרתו ולהתעלף. אפשר להשתמש בחיישן אינרצייאלי כדי לגלות את התנועה של אדם שנופל. אפשר להפעיל התרעה על ידי ניצול התפוקה של החיישן או אפשר לשלוח התרעה דרך תקשורת אלחוטית.
מד התאוצה MMA8451Q של Freescale הוא מערכת מיקרו-אלקטרו-מכנית (MEMS) חכמה להספק נמוך, קיבולית, תלת צירית, עם 14 סיביות של רזולוציה. מד התאוצה נתון במארז עם פונקציות משובצות, ועם אפשרויות גמישות הניתנות לתכנות על ידי המשתמש שניתנות להגדרה בקונפיגורציה לשני פיני פסיקה. פונקציות פסיקה משובצות מאפשרות חיסכון כולל בהספק, על ידי כך שהן מסירות מהמעבד המארח עומס שכרוך בצורך לתשאל נתונים ברצף (polling). כפי שצוין קודם לכן, מצב זה חיוני עבור מכשיר ניטור פעילות או נפילה חופשית. קיימת גישה לנתונים המועברים במסננים מעבירי נמוכים וגבוהים – עובדה שמקטינה למינימום את ניתוח הנתונים הנדרש לגילוי טלטלות ומעברים מהירים. אפשר להגדיר בקונפיגורציה את ההתקן, בצורה כזו שהוא יחולל אותות פסיקה להתעוררות אינרצייאלית מכל שילוב של הפונקציות המשובצות הניתנות לקונפיגורציה ולאפשר למערכת MMA8451Q לנטר אירועים ולהישאר במצב של צריכת הספק נמוכה במהלך תקופות של חוסר פעילות. אפשר להשיג את המערכת MMA8451Q במארז QFN בגודל 3x3x1 מ”מ.
המערכת Xtrinsic MPL3115A2 של Freescale מספקת נתוני לחץ וגובה בדיוק גבוה ביותר עם יכולת לשנות את קצב הדגימה. היא פועלת בצריכת הספק נמוכה מאוד, בעלת תכונות חכמות שאינן דורשות עיבוד נוסף. עם רזולוציה של פחות מ- 30 ס”מ אפשר להשתמש בהתקן זה כתוספת לנתוני חיישן מד התאוצה.
אפשר לעיין בתכנון לייחוס לדוגמה של מכשיר ניטור פעילות באתר החברה.
