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摘自《智慧产品圈》—动态心电检测芯片呵护“心”健康

2015-05-11 11:09

【引言】

    心电检测设备往往需要患者安静、放松的躺在床上才能得到准确的结果,近期深圳光聚科技开发出一款可用于动态心电检测的芯片,其超低功耗和超小尺寸的特性适合应用到可穿戴式产品上,从而让慢性心脑血管患者可以随身携带,随时注意到心脏异常情况并及时采取补救措施。

【正文】

    心脑血管疾病现在已经是老年人第一大病。据不完全统计,目前我国心脑血管疾病患者已经超过2.7亿人,每年死于心脑血管疾病的人数近300万,占我国每年总死亡病因的51%,而且发病时就算有幸生存下来,也会有75%的人会丧失劳动力、40%的人重残,并且5年内复发率高达58%……如此数据令人触目惊心。

    随着技术的发展,新型动态心电检测芯片的推出或将使这种情况能得以改变。深圳市光聚科技发展有限公司成功研发出了一款动态心电检测芯片WT01,其超低功耗和超小尺寸的特性让它适合于用到目前非常流行的可穿戴式产品上,从而让慢性心脑血管患者可以随身携带、实时监测心脏状况。


图1:以往的心电检测需要安静的躺在床上进行测量,使用WT01则可以动态实时监测心脏健康状况

 

    传统的心电检测设备往往需要患者安静、放松的躺在床上才能得到较为准确的结果,不能支持动态检测(如人在步行、运动中检测)。一些慢性的、缓期的特别是一些有很大隐患的心脏疾病在常规情况下其实很难检测出来,它没有迹象可寻找,但是这样的慢性病往往风险又最大,因此需要一款可动态检测、可随身携带的产品,在任何时间把每一次的异常都扑捉到并发出告警,从而让人们引起重视,及时调节好身体状况、停止超负荷工作和不给心脏过大压力,这样由于突发性心脏病而引发生命危险的可能性就大大减低。

   "出现突发的心脏房扑往往很有可能在十分钟内导致人死亡。一般脑部感知到不舒服和身体疾病发生的时间有延迟,很有可能心脏不舒服了但是大脑还没感知到。借助于心电检测设备监测到心脏异常情况,可以给出告警,让人们及时停止活动,坐下来休息或吃药,就很有可能挽救一命。这仅仅十分钟的时间对人来说非常重要,如果心脏病发作时提前有预警,然后及时吃药休息的话,基本上不会致死。"光聚科技总经理于东方解释道,"这也是为什么光聚开发WT01这款芯片的原因。我们要把心电检测产品做成24小时可随身携带的,这样才可以发现人们身上隐藏得最深的隐患。而且在发生危险时可以提前警示,做必要处理,帮助挽救生命。"

    据介绍,WT01是全球首款支持MIT-BIH数据库48种心电样本解析芯片,它最高可支持8通道采样,单通道速度可达500SPS,使用16bitADC采集,而且功耗只有200uW,封装形式为3mmx3mmSSOP10L,尺寸非常小。

    MIT-BIH数据库是美国麻省理工学院提供的、国际上公认的标准心电数据库。该数据库包含48个30分钟双通道动态心电图记录片段,这些片段是从BIH心律失常实验室的47名研究对象获得的实测信号。WT01芯片对MIT-BIH数据库中48个样本进行了标准对比处理,并且选用国际通用标准Sensitivity(Se)和PositivePrediction(Pr)衡量处理结果,其中Se为99.80%,Pr为99.86%,这两项指标与目前市面上其他心电信号处理芯片相比均达到了很高的水平,具有明显技术优势。WT01芯片在设计前期进行了充分理论论证,首次采用了无乘法器结构的小波变换,有效降低了芯片的设计复杂度,进而大大降低了芯片功耗和面积,以满足可穿戴产品对功耗和封装尺寸的要求。

    除了动态心电检测外,该芯片还可以用于运动脉搏检测。目前运动脉搏检测主要采用光电模式,其中背景光噪声、基线漂移是主要干扰,WT01芯片基于哈尔变化原理,将单相脉搏波转换为特定波形进行检测,可以克服上述两种干扰,准确检测运动脉搏波。该款芯片即使在剧烈运动及恶劣环境下,也可以准确抓取人体脉搏波、监测脉率,特别适用于专业运动员、运动发烧友等人群用于监测在剧烈运动过程中的心率值,防止运动猝死。



图2:运动脉搏检测手表

 "WT01功耗小、体积小,非常适合在穿戴式产品上使用。当然,这个产品不局限在手表或手环,也可以是胸贴这样的小东西。其实产品的形态并不重要,而重要的是它能做什么,它能不能真正帮助人们实现身体健康的管理。"于东方表示。

   

    他进一步指出,目前人们对可穿戴设备的消费追捧只能倾泻在运动计量手环、智能手表之上,但这样的"蜜月期"非常短暂。很多可穿戴式产品对用户来说还仅仅是"可穿戴"而非"想要穿戴",功能和设计都缺乏"刚性需求"。可穿戴电子产品未来的最终归宿就是帮着人们实现"自我量化",即能够真正实现人与健康、人与环境、人与识别等日常工作和生活时的"自我量化"。通过可穿戴设备感知人体健康状况、外界环境温度、空气质量、大气压、紫外线强度等,准确探测到这些数据后,及时通过声光电或信号平台告诉人们该如何应对。

   

    "可穿戴最终归宿是为了人们服务的。它不需要很酷或很炫,而是需要给予用户实实在在的帮助。例如动态心电检测这样的一种产品,它可以不断地帮助人们记录信息,身体出现异常及时给出告警,越长期佩戴对人的健康越有帮助。我们希望能通过这样的产品让人们对可穿戴产品有一种重新的认识。"他说道。该公司一系列的可穿戴式健康产品正是基于这样的理念而开发。

   

    作为一家芯片及方案提供商,除了提供芯片外,光聚同时还给下游终端厂商提供方案设计,甚至还包括了终端产品的工业设计和上层应用软件。光聚并不是光把芯片和电路板拿给下游客户,而是会给他们一个实际的产品形态,让下游客户知道,基于光聚的芯片可以做出什么样的创新产品。

   

     例如除了动态心电检测芯片,该公司最近还推出了一款可穿戴动态血糖仪与普通的血糖仪相比,它的体积非常小(蓝色水滴状、圆形部分直径大约2厘米,厚度1厘米左右),可贴在手臂上检测血糖值。糖尿病患者需要固定间隔时间测量血糖值并服药以控制病情,对于患者来说并不希望病情被别人注意到,于是测量时往往偷偷摸摸。HEALDROP就可以让他们摆脱这种尴尬,将它贴在手臂上不仅不容易被发现,而且可以随时通过手机了解血糖值等情况。据悉这款产品会于6月份率先在美国发布,期待它为糖尿病患者们带来的帮助和改变。

本文原文刊载于《智慧产品圈》,转载请注明出处。

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