«El hogar es donde está el corazón

Cuando se acuñó la frase «monitoreo de la salud en el hogar», la referencia no se limitaba a las cuatro paredes en las que vivimos, sino al monitoreo de los signos vitales de un individuo cuando estaba fuera del entorno hospitalario. Dado que el ‘hogar’ es teóricamente donde pasamos la mayor parte de nuestro tiempo, se utilizó el término ‘salud en el hogar’. Sin embargo, es el individuo el que está siendo monitoreado, no el entorno (aunque el entorno juega un papel importante en la medición y el informe de los signos vitales). Al reclasificar «monitoreo de la salud en el hogar» a «monitoreo de la salud personal», las paredes se derrumban y dónde y cómo medimos los signos vitales se vuelve ilimitado. Este artículo analizará el concepto revisado de monitoreo de ‘salud en el hogar’, donde ‘hogar’ es donde literalmente se encuentra el corazón del individuo.

La atención médica está cambiando y nuestras expectativas sobre el tipo y el nivel de atención que recibimos se están adaptando a estos cambios. En el mundo desarrollado, las inversiones en el sector de la salud han dado lugar a avances significativos en el diagnóstico y seguimiento de la salud. La suposición general de la mayoría ha sido que la atención médica continuará avanzando y será fácilmente accesible para el mundo desarrollado y se expandirá globalmente a regiones históricamente desatendidas. Sin embargo, con el aumento drástico de los costos de atención de la salud, se observó que es posible que las expectativas deban cambiar. En todo el mundo, la prestación de atención médica varía mucho de una región a otra, y el concepto de atención médica para todos, aunque noble en principio, sigue estando lejos de ser factible.

Las tecnologías innovadoras reducen los costes sanitarios

Una solución para reducir los costos de atención médica es aprovechar las últimas tecnologías e innovaciones que permitirán que los pacientes dejen el hospital de manera más rápida y segura. Al continuar el tratamiento y el seguimiento en un entorno de menor costo, como el hogar, se reduce el costo para el sistema de salud. Los pacientes tienen el beneficio adicional de recuperarse en una posición cómoda. Para mantener la seguridad del paciente y reducir las hospitalizaciones recurrentes, son esenciales los dispositivos de monitorización de signos vitales (VSM) de alto rendimiento diseñados para apoyar el entorno del paciente.

La vigilancia extrahospitalaria (fuera de las clínicas y consultorios médicos) generalmente involucra el entorno familiar tradicional. Históricamente, el control de la salud y el bienestar en el hogar ha venido en forma de un simple termómetro, un juego de básculas de baño y, en algunos hogares, un monitor de presión arterial. En términos de control de enfermedades, los glucómetros son los dispositivos más utilizados en la actualidad, debido al aumento de los casos de diabetes. Hasta cierto punto, los monitores de frecuencia cardíaca (HRM) para deportes y fitness, definidos principalmente por la correa para el pecho o las almohadillas de electrodos portátiles en las cintas de correr del gimnasio, pertenecen al mercado de monitoreo remoto o extrahospitalario.

Figura 1. Monitores domésticos tradicionales.

Se han escrito muchos informes, artículos y estudios sobre los beneficios del control remoto de la salud, pero cuando observa la cantidad de empresas e instituciones que están invirtiendo tiempo y energía para incorporar VSM en sus sistemas de resultados finales, rápidamente se da cuenta de que el control remoto de la salud . ambiente mucho más que el hogar tradicional o el gimnasio. El mercado de VSM extrahospitalario está creciendo exponencialmente y tiene el potencial de superar a muchos otros sectores del mercado.

Una combinación de fuerzas impulsoras permite que VSM se implemente en diferentes sectores del mercado, que incluyen:

Fuerzas impulsoras negativas:

  • La necesidad de contener y reducir los crecientes costos globales de atención médica (en los Estados Unidos, el gasto en atención médica es aproximadamente el 18 % del PIB nacional)
  • El envejecimiento de la población supone una carga sin precedentes para el sistema de atención de la salud (según un informe de 2022 de la Oficina del Censo de EE. UU., por primera vez en la historia, para 2030, más personas tendrán más de 65 años y más de 5 años)
  • Estilos de vida poco saludables (la obesidad es la principal causa del aumento de enfermedades crónicas, como diabetes, hipertensión y enfermedades pulmonares)

Fuerzas impulsoras positivas:

  • Una infraestructura de comunicaciones que proporciona acceso global a los recursos sanitarios
  • Avances en tecnologías que hacen posible la monitorización remota de la salud y compatible con nuestros estilos de vida
  • Una infraestructura de apoyo en crecimiento que proporciona motivación en tiempo real para mantener un estilo de vida saludable
  • Demostración de que el control preventivo de la salud puede reducir la duración y la frecuencia de las estancias hospitalarias

Figura 2. La definición ampliada del mercado de monitoreo de signos vitales (VSM) «en casa».

Los sectores del mercado que exploran cómo pueden participar incluyen:

  • Hospitales (hacen monitoreo domiciliario)
  • Apartamentos con servicios
  • Instalaciones deportivas, incluidos campos deportivos
  • Escuelas/instituciones educativas
  • Programas de bienestar/seguros patrocinados por la empresa
  • Militar
  • la industria automotriz
  • Industria de consumo (teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, juegos)
  • Salud animal* (manejo de ganado, cuidado de mascotas)

Hay puntos en común en los signos vitales monitoreados en estos sectores del mercado; sin embargo, las restricciones ambientales y cómo se interpreta y utiliza la información afectan significativamente la efectividad de cualquier dispositivo de monitoreo. Analog Devices es el líder en tecnología que brinda soluciones innovadoras para cumplir con estas limitaciones.

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* Aunque técnicamente no forma parte del problema de la salud humana, la vigilancia de la salud animal es un mercado en rápido crecimiento que utiliza algunos
avances tecnológicos como los dispositivos de vigilancia de la salud humana.

Figura 3. Cómo medir los signos vitales.

A continuación, se destacan algunos de los subconjuntos del mercado y los objetivos, las limitaciones y las tecnologías propuestas que permitirán las capacidades de medición y monitoreo de signos vitales.

La casa

Hemos mencionado brevemente los dispositivos de control tradicionales que se encuentran en casa (balanza, termómetro, tensiómetro, glucómetro). Estos dispositivos generalmente se usan periódicamente según sea necesario. El monitoreo continuo requiere cambios en el diseño del monitor y, a menudo, en la motivación individual.

Los dispositivos deben ser no intrusivos y adaptarse perfectamente a nuestro estilo de vida, un requisito que se aplica a todos los sectores del mercado. Los dispositivos deben ser pequeños y, como es probable que la mayoría se usen en el cuerpo, deben funcionar con baterías (desechables o recargables). El usuario no quiere meterse con las baterías o los cargadores a menudo, por lo que los dispositivos deben admitir un bajo consumo de energía para proporcionar un uso ininterrumpido y a largo plazo.

La conectividad juega un papel importante en la gestión remota de la salud. La señal crítica que se está monitoreando y quién es el destinatario previsto de la información determina el método utilizado para comunicar la información. Por ejemplo, los monitores de detección de caídas requieren una comunicación de baja latencia en tiempo real, mientras que los monitores de frecuencia cardíaca (HRM) solo pueden requerir descargas periódicas. La tendencia de la comunicación se está moviendo hacia la modalidad inalámbrica. Bluetooth Smart, Wi-Fi, GPRS y los protocolos de radio patentados ahora son obligatorios para el desarrollo de nuevos productos. No hay duda de que la comunicación inalámbrica confiable y de baja potencia para los dispositivos de monitoreo de la salud en el hogar es esencial, ya sea que la conexión sea intermitente o continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana. La Alianza Continua tiene un papel importante en el esfuerzo por hacer dispositivos que no sean homogéneos con el monitoreo de terceros fiesta.

El monitoreo de la salud en el hogar se divide en tres categorías:

  • Manejo de enfermedad
  • salud y Bienestar
  • Seguridad

El manejo de la enfermedad incluye medición de glucosa, monitoreo cardíaco, oximetría de pulso (Sp02), presión arterial continua y monitoreo de la respiración. Se espera que estos dispositivos se prescriban después de una consulta clínica. El dispositivo requerirá cierto nivel de aprobación regulatoria (por ejemplo, FDA) y los requisitos de cumplimiento serán tan altos como los dispositivos destinados a entornos hospitalarios. Además, los dispositivos deben ser pequeños, portátiles, de bajo consumo y conectados.

Productos como ADAS1000-3 de Analog Devices, extremo frontal analógico (AFE) de ECG de 3 derivaciones proporcionan señales de grado de diagnóstico para garantizar el cumplimiento normativo y respaldar los requisitos de cuidado de la salud en el hogar pequeño, portabilidad y bajo consumo.

Figura 4. Diagrama de bloques de ECG AFE de 3 electrodos ADAS1000 simplificado.

A diferencia de la gestión de enfermedades, donde la motivación para conectarse a los monitores es obvia (es decir, las consecuencias pueden ser desastrosas), a veces un tercero necesita proporcionar motivación para usar dispositivos de salud y fitness. Por ejemplo, cuando estamos parados en una balanza, las acciones de seguimiento que elegimos tomar pueden depender de nuestra reacción emocional al resultado. Podemos estar muy felices de perder algunas libras y estar motivados para seguir corriendo en la caminadora, o podemos sentirnos infelices porque mucho trabajo duro ha tenido poco efecto y encontrar consuelo en la comodidad de nuestro sofá de la sala de estar. (Lo contrario también podría ser cierto: una noche en el sofá puede ser la recompensa por perder algunos kilos).

Todos podemos relacionarnos con los desafíos de manejar nuestra propia salud, especialmente cuando no hay resultados o recompensas claros. A menudo se necesitan estimuladores de terceros. Hay miles de aplicaciones para teléfonos inteligentes que nos ayudan a administrar nuestro régimen de salud, incluidas la quema y la ingesta de calorías, contadores de pasos, control de la dieta y entrenamiento de ejercicios. Todos están diseñados para proporcionar la motivación necesaria para mantenerse en el camino hacia una mejor salud.

Las consolas de juegos ofrecen una plataforma de acondicionamiento físico en el hogar que incluye objetivos motivacionales. Para la salud y el bienestar en el hogar, la tecnología que reside en el dispositivo de monitoreo debe estar conectada a un entrenador motivacional que pueda brindar retroalimentación y motivación.

Los detectores de caídas son uno de los dispositivos más utilizados actualmente entre la población de edad avanzada. Si bien estos dispositivos no evitan las caídas, brindan una alarma remota que alerta a las autoridades sobre un evento adverso. Los principales requisitos de estos dispositivos son el bajo consumo de energía, la construcción pequeña y la conectividad. Deben poder distinguir entre alguien que se sienta rápidamente y alguien que se cae. La duración prolongada de la batería es esencial, ya que es posible que se requiera la visita de un cuidador o de un tercero a un costo adicional para la persona que necesita ser cambiada. Una batería agotada significa que un monitor ya no está activo, lo que pone a la persona en mayor riesgo. Los detectores de caídas utilizan acelerómetros de baja gravedad para detectar y distinguir el tipo de movimiento. El ADXL362 es el acelerómetro MEMS de 3 ejes de menor potencia de la industria. Con una corriente operativa de 1,8 μA a una tasa de datos operativos (ODR) de 100 Hz, 3 μA a una ODR de 400 Hz, pero 270 nA en el modo de activación activado por movimiento y una corriente de suspensión de 10 NA, el ADXL362 puede extender la batería . caída de la vida percibida varios meses.

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Figura 5. El acelerómetro MEMS de 3 ejes de micropotencia ADXL362 de Analog Devices admite aplicaciones de monitoreo de actividad, incluidos podómetros y detectores de caídas para personas mayores.

Deportes/Ejercicio

Uno de los sectores de mercado de más rápido crecimiento para el control de la salud es el deporte y el fitness. Las dos categorías de vigilancia son:

Tradicionalmente, la gestión del estado físico se ha realizado utilizando dispositivos de control de la frecuencia cardíaca en forma de correas para el pecho o brazos para cintas de correr. La monitorización de la frecuencia cardíaca basada en electrodos es un enfoque común para registrar el gasto cardíaco. Lo que cambia, sin embargo, es la forma en que se forman los electrodos. Por ejemplo, las nuevas tecnologías textiles que usan material conductor en el tejido permiten que áreas más grandes del cuerpo capten señales biopotenciales.

Nuevamente, los monitores que se usan en el cuerpo requieren poca energía, tamaño pequeño y no comprometen el rendimiento. El front-end analógico (AFE) del monitor de frecuencia cardíaca (HRM) AD8232 de Analog Devices adquiere señales de biopotencial de manera eficiente mientras mantiene un bajo consumo de energía y un bajo costo. Las características clave incluyen detección de plomo, reversión rápida, accionamiento de pie directo y una arquitectura flexible que permite la configuración de filtros externos para ayudar a reducir los efectos de los artefactos de movimiento. Operando con un solo suministro de 175 μA (típico), el AD8232 HRM AFE simplifica el proceso de desarrollo.

Figura 6. Diagrama de bloques AD8232 HRM AFE de Analog Devices.

Los dispositivos ópticos que detectan señales del fotopletismógrafo (PPG) proporcionan otro medio para medir la frecuencia cardíaca. Un dispositivo PPG que normalmente se usa en la muñeca usa la arteria cubital para detectar el flujo sanguíneo y, por lo tanto, determinar la frecuencia cardíaca. Este método se utiliza en algunos dispositivos de seguimiento destinados a deportistas.

Otros signos vitales que ayudan a determinar el rendimiento energético, el gasto de calorías y el nivel general de condición física incluyen:

  • Monitoreo de actividad (acelerómetro MEMS de baja potencia)
  • Monitoreo de la respiración (impedancia torácica o basado en MEMS)
  • Medición de la transpiración (impedancia de la piel)
  • Temperatura (flujo de superficie y núcleo)

Cuando se trata de seguridad deportiva, la conmoción cerebral es una de las lesiones deportivas más comunes. Según los Centros para el Control de Enfermedades (CDC), en los Estados Unidos ocurren hasta 3,8 millones de conmociones cerebrales relacionadas con los deportes cada año, lo que lleva a la organización a concluir que las conmociones cerebrales deportivas han alcanzado «niveles epidémicos» en los EE. UU. A medida que aprendemos más sobre los efectos a largo plazo de las conmociones cerebrales repetidas, desde la escuela secundaria hasta los deportes amateur y los juegos profesionales, aumenta la demanda de tecnología para ayudar a determinar la gravedad del impacto en la cabeza. Dónde colocar el sensor de impacto es un desafío. En el caso de deportes como el fútbol americano, el problema es fácil de resolver: se pueden colocar sensores de inercia MEMS en el casco para detectar impactos desde múltiples ubicaciones. En el caso de las carreras de autos, los sensores de inercia MEMS se colocan en los auriculares del conductor. Sin embargo, no todos los deportes de impacto requieren casco o casco. Para estos atletas, el impacto a nivel de conmoción cerebral se detecta y mide utilizando sensores de impacto integrados en los protectores bucales.

El acelerómetro MEMS de 3 ejes ADXL377 de 15 μA, ±200 g de Analog Devices es un sensor de impacto que satisface las necesidades de monitoreo portátil.

Figura 7. El acelerómetro MEMS ADXL377 de Analog Devices mide con precisión las fuerzas de conmoción en los deportes de contacto.

Si bien la detección del impacto en la cabeza es un paso importante en el manejo de las conmociones cerebrales, la prevención del impacto en la cabeza es esencial. La investigación sobre las bolsas de aire integradas en el casco está en curso y se espera que algún día se convierta en un lugar común.

Lugar de trabajo

El entorno principal para la vigilancia de la salud puede no ser el lugar de trabajo, sino el costo de brindar beneficios de salud a nivel empresarial, es decir, se introducen programas de gestión de la salud relacionados con el trabajo como un medio para reducir los costos de reducir los beneficios de salud. En América del Norte, las compañías de seguros están a la cabeza al introducir programas en los que los empleados pueden inscribirse para realizar un seguimiento de su nivel de actividad física semanal o mensual (por ejemplo, número de pasos por semana). Alcanzar las metas da como resultado recompensas en forma de primas de seguro reducidas o algún otro incentivo financiero. La empresa que patrocina el programa puede costar un reduciendo los programas de beneficios, y cada vez hay más evidencia que sugiere que una fuerza laboral saludable es una fuerza laboral saludable.

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El podómetro es la forma más común de monitor de salud ocupacional. Si bien estos pequeños dispositivos pueden llevarse en el bolsillo o sujetarse al zapato o la cadera, la tecnología incorporada los hace lo suficientemente inteligentes como para saber si la persona está caminando, corriendo o haciendo movimientos extraños para intentar vencer al dispositivo. El acelerómetro MEMS de baja potencia ADXL362 de Analog Devices proporciona toda la funcionalidad necesaria para admitir aplicaciones de podómetro.

Otra área de la gestión de la salud ocupacional es la detección del estrés. Según un informe del Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), las tres cuartas partes de los empleados creen que los trabajadores están más estresados ​​en el trabajo que la generación anterior. El estrés se puede medir mediante la impedancia galvánica de la piel y la frecuencia cardíaca. La tecnología se puede integrar con dispositivos de trabajo cotidianos, como un mouse o teclado de computadora, para medir estos signos vitales. Dispositivos analógicos El microcontrolador analógico de precisión de baja potencia ADuCM360 proporciona una solución ideal a nivel de sistema para medir con precisión la impedancia de la piel galvánica. El ADuCM360 es un sistema de adquisición de datos de 24 bits totalmente integrado que integra dos convertidores de analógico a digital (ADC) sigma-delta multicanal de alto rendimiento, un procesador ARM Cortex™-M3 de 32 bits y memoria Flash/EE en un una ficha.

Figura 8. El sistema de adquisición de datos de 24 bits totalmente integrado ADuCM360 de Analog Devices proporciona una medición precisa de la impedancia de la piel galvánica.

Militar

El personal militar está expuesto a las condiciones más duras, y la capacidad de medir de forma remota sus constantes vitales a través de sensores corporales es esencial para su protección y bienestar.

En el campo de batalla, un área de triaje remota para los médicos es fundamental para la seguridad del equipo médico y de las personas involucradas. Ser capaz de priorizar el tratamiento entre muchos y determinar quién necesita atención médica primero antes de ingresar a una zona de combate puede salvar vidas.

Los monitores de frecuencia cardíaca (AD8232), monitores de actividad (ADXL362), sensores de temperatura (ADT7320), indicadores de estrés (ADuCM360) y sensores de impacto (ADXL377) se pueden usar de forma individual o conjunta para monitorear la salud de nuestros soldados.

el teléfono inteligente

Hemos mencionado un poco el uso de teléfonos inteligentes como una forma de ayudar con la gestión de la salud a través de aplicaciones de terceros. Usar el teléfono inteligente como su propio dispositivo de monitoreo médico es un concepto interesante para muchos, especialmente para los propios desarrolladores de teléfonos inteligentes. La tecnología ya existe en el teléfono inteligente en forma de un acelerómetro incorporado para admitir aplicaciones de podómetro, seguimiento de actividad o monitoreo del sueño. Un sensor de cámara CMOS también se puede utilizar como un HRM simple a través de técnicas de análisis de imágenes múltiples para detectar cambios en el flujo sanguíneo. Sin embargo, estas tecnologías tienden a consumir energía, no necesariamente a través del sensor, sino debido a cómo se debe implementar la tecnología para admitir estas aplicaciones. Esto es un problema porque la fuente de alimentación del teléfono inteligente debe reservarse para aplicaciones de correo electrónico y redes sociales. Los acelerómetros MEMS de 3 ejes AD8232 de un solo cable AD8232 y ADXL362 de Analog Devices tienen los perfiles de tamaño, rendimiento y potencia necesarios, y cuando se integran en un teléfono inteligente pueden medir de forma independiente la frecuencia cardíaca y el movimiento, respectivamente.

Los accesorios para monitorear los signos vitales en el teléfono inteligente son una propuesta realista. Los dispositivos de monitoreo de salud que pueden conectarse a puertos USB o de audio, o conectarse a través de Bluetooth, están disponibles rápidamente.

Automotor

Se están realizando muchas investigaciones para descubrir cómo podemos monitorear de manera efectiva nuestros signos vitales dentro de los límites de nuestro automóvil. Los sensores de emoción y estrés, la monitorización del ritmo cardíaco, la detección de temperatura, la detección de C02, la monitorización del azúcar en la sangre, la Sp02 y el polen son aplicaciones potenciales para mejorar la seguridad del conductor y hacer que la experiencia de conducción sea más agradable.

Pero los desafíos están ahí… ¿cómo tomamos las medidas? ¿Por el volante, el asiento, el cinturón de seguridad? ¿Usar tecnología de cámara, electrodos, sensores ópticos, MEMS? ¿Qué haces con la información una vez que la tienes?

Decirle al conductor que podría tener un ataque al corazón puede generar pánico y otras consecuencias desastrosas. Sin embargo, decirle al conductor que se despierte es una aplicación útil para monitorear la frecuencia cardíaca.

El volante proporciona una ubicación clara para montar el equipo de monitoreo de signos vitales: el HRM AD8232 se puede conectar a electrodos incrustados en el material que cubre el volante. Se pueden usar electrodos adicionales, o incluso idénticos, para medir la impedancia galvánica de la piel para determinar los niveles de estrés y las emociones. ADuCM360 Sistema de adquisición de datos de 24 bits totalmente integrado ADuCM360 proporciona una plataforma para medir la impedancia de la piel galvánica y convertir la salida del AD8232 a formato digital.

Figura 9. Un futuro automóvil puede ofrecer HRM y medición galvánica de la impedancia de la piel mediante sensores en el volante, el asiento o el cinturón de seguridad.

Resumen

En resumen, el concepto de «monitoreo domiciliario» adquiere muchos aspectos nuevos. Con tecnología avanzada, infraestructura de soporte en evolución y la necesidad urgente de reducir los costos de atención médica, el monitoreo de signos vitales se convertirá en una parte natural de nuestra vida diaria, potencialmente disponible cuando lo necesitemos para fusionarse con nuestro ecosistema de telesalud personal. Ya sea para controlar enfermedades fuera de un hospital o clínica, respaldar la independencia en una población que envejece, alentar estilos de vida saludables, mejorar la seguridad personal o simplemente brindar tranquilidad, Analog Devices está a la vanguardia de este mercado dinámico, desarrollando tecnología de sensores y señales. acondicionamiento. Soluciones para permitir el monitoreo de signos vitales de próxima generación.

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