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Il MAXREFDES104# è un progetto di riferimento per dispositivi indossabili da polso in grado di acquisire ossigenazione del sangue, ECG, frequenza cardiaca, temperatura e movimento. Gli strumenti offerti consentono di rifdurre fino a sei mesi i tempi di sviluppo di nuovi progetti.
Da sempre impegnata nell’ambito dell’elettronica indossabile per la salute, Maxim Integrated lancia il progetto di riferimento Health Sensor Platform 3.0 (cod. MAXREFDES104#) per dispositivi indossabili da polso che consente di monitorare ossigenazione del sangue (SPO2), elettrocardiogramma (ECG), frequenza cardiaca, temperatura e movimenti corporei. La piattaforma include algoritmi per il calcolo della frequenza cardiaca (HR), variabilità della frequenza cardiaca (HRV), frequenza respiratoria (RR), saturazione di ossigeno nel sangue (SPO2), temperatura corporea, qualità del sonno e informazioni sul livello di stress.
Con questa piattaforma i progettisti possono cominciare a raccogliere i dati immediatamente, risparmiando almeno sei mesi rispetto a una progettazione eseguita partendo da zero. Pensata per dispositivi indossabili da polso, la piattaforma HSP 3.0 può essere adattata per altre applicazioni con elettrodo a secco, come cerotti sul petto e smart ring.
Rispetto alla versione precedente, la Health Sensor Platform 2.0 (HSP 2.0), la nuova versione HSP 3.0 aggiunge la misurazione ottica di SPO2 e la funzionalità ECG con elettrodo a secco. Ne consegue che possono essere sviluppate soluzioni per il monitoraggio di problemi cardiaci e respiratori e per la gestione di disturbi come la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BCPO), malattie infettive (come ad esempio il COVID-19), apnee notturne e fibrillazione atriale (AFib). Rispetto alla versione precedente, il fattore di forma ridotto e l’architettura ottica avanzata della versione HSP 3.0 migliorano la qualità del segnale acquisito e introducono importanti aggiornamenti relativi a microcontrollore, circuito di alimentazione, sensori e sicurezza. Il progetto di riferimento include la documentazione completa della parte ottica e dell’elettrodo, unitamente agli algoritmi richiesti per soddisfare i requisiti in ambito clinico.
Maxim Integrated è in prima linea nell’innovazione dell’assistenza sanitaria indossabile e del monitoraggio remoto dei pazienti, consentendo un’assistenza sanitaria personalizzata e migliori soluzioni sanitarie predittive e preventive. I professionisti del settore medico e gli utenti finali possono usufruire dell’enorme quantità di informazioni sulla salute prodotte da questi dispositivi indossabili. Possono gestire in modo più proattivo le condizioni croniche, diagnosticare condizioni acute come COVID-19, migliorando le cure preventive e il benessere generale. Con il crescere del numero di sensori integrati nei dispositivi indossabili, i progettisti possono disporre di più misurazioni, migliorando l’accuratezza delle informazioni utili che vengono fornite agli utenti.
L’HSP 3.0, o MAXREFDES104#, include i seguenti sensori, sistemi di alimentazione, microcontrollori e algoritmi:
MAX86176: questo dispositivo offre la combinazione a più basso rumore per fotopletismografia ottica (PPG) e front end analogico (AFE) per ECG, con un rapporto segnale/rumore (SNR) di 110 dB in grado di supportare la misura di SPO2 e un rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) superiore a 110 dB per applicazioni ECG a elettrodo secco. Il dispositivo consente l’acquisizione sincrona delle misure di PPG ed ECG, anche con frequenze di campionamento differenti, fornendo il tempo di transito dell’impulso necessario per eseguire le misure in ambito cardiaco.
MAX20360: questo circuito integrato ad elevata integrazione per la gestione dell’alimentazione e della batteria (PMIC) è ottimizzato per dispositivi indossabili avanzati di tipo medicale. Il componente include l’indicatore di carica ad alta precisione ModelGauge m5 EZ di Maxim Integrated, un sofisticato haptic driver e un convertitore buck-boost a basso rumore che massimizza l’SNR e riduce al minimo la potenza utilizzata per il rilevamento ottico delle grandezze biologiche.
MAX32666: questo microcontrollore a bassissima potenza integra due core Arm Cortex-M4F e uno SmartDMA che permette l’esecuzione dello stack BLE in modo indipendente, lasciando disponibili i due core principali per svolgere funzionalità di alto livello. Inoltre, il microcontrollore integra una suite completa per la sicurezza e il codice di correzione degli errori (ECC) sulle memorie, incrementando significativamente la robustezza del sistema.
MAX32670: questo microcontrollore a bassissima potenza è dedicato agli algoritmi PPG di Maxim Integrated per la frequenza cardiaca, SPO2, HRV, frequenza respiratoria, monitoraggio della qualità del sonno e monitoraggio dello stress. Il dispositivo può essere configurato sia come hub di sensori per supportare firmware e algoritmi o come hub di algoritmi per supportare algoritmi multipli. Il MAX32670 supporta senza problemi le funzionalità di misura desiderate dal cliente, inclusa la gestione del front end analogico (AFE) MAX86176 per PPG e ECG e la trasmissione di dati grezzi o processati al mondo esterno.
MAX30208: questo sensore di temperatura digitale a bassa potenza ed elevata precisione è disponibile in un contenitore compatto di 2 mm x 2 mm e offre una corrente operativa inferiore del 33% rispetto a dispositivi analoghi della concorrenza. Il sensore esegue la lettura della temperatura sulla parte superiore del package e può essere montato su un cavo flessibile o su un PCB, semplificando la progettazione dei dispositivi indossabili. Con una precisione di 0,1 gradi Celsius, il MAX30208 soddisfa pienamente i requisiti stringenti di temperatura in ambito clinico.
Vantaggi Principali
- Time to market ridotto: risparmio di almeno sei mesi sui tempi di sviluppo
- Elevata accuratezza: la soluzione soddisfa i requisiti FDA relativi alla saturazione di ossigeno (SPO2) e all’ECG ambulatoriale (IEC 60601-2-47)
- Monitoraggio dei principali segni vitali: la soluzione risponde alle esigenze di dispositivi indossabili avanzati per la salute avanzati, con rilevamento di SPO2, ECG, FC, HRV, RR, temperatura corporea e movimento
- Progetto di riferimento completo: consente ai progettisti di realizzare progetti innovativi grazie all’accesso completo al codice sorgente e alla documentazione di progetto
“Il monitoraggio remoto dei segni vitali di un paziente è più importante che mai,” ha affermato il Dott. Nadia Tsao, analista principale di IDTechEx. “La pandemia ha rapidamente accelerato l’adozione di servizi sanitari digitali come la telemedicina e il monitoraggio remoto dei pazienti, con un incremento, in alcuni casi, fino al 1000 per cento. In futuro, il monitoraggio remoto dei pazienti sarà fondamentale per la salute preventiva e per la gestione delle malattie croniche. Stiamo già assistendo a miliardi di dollari in accordi, IPO e investimenti, anche durante l’apice della pandemia.”
“Durante questo periodo di pandemia c’è stata una spinta verso l’utilizzo di sistemi in grado di monitorare grandezze di rilevanza clinica come SPO2, respirazione e temperatura,” ha affermato Andrew Baker, direttore della Industrial and Healthcare Business Unit di Maxim Integrated. “I progettisti cercano di supportare questa domanda per il monitoraggio remoto dei pazienti creando soluzioni innovative in grado di fornire una visione più approfondita delle condizioni di salute, migliorando le condizioni di benessere e riducendo al minimo il tempo trascorso nelle strutture sanitarie.”
L’HSP 3.0, cod. MAXREFDES104#, è già disponibile al costo di USD 400 completo di hardware, firmware e algoritmi.
Le attività di Maxim Integrated nel settore dell’healthcare
Il nuovo progetto di riferimento è stato presentato la scorsa settimana durante una conferenza stampa online che ha consentito a Andrew Baker, Managing Director of Industrial & Healthcare Business Unit di Maxim Integrated, di illustrare l’attività della società in questo settore nel quale Maxim è attiva da tempo.
Andrew Baker
Le spese per la sanità sono in continua crescita in tutto il mondo: globalmente vengono spesi oltre 9 trilioni di dollari pari al 10% del PIL mondiale. Per contenere questa crescita e possibilmente migliorare il livello delle prestazioni, le cure stanno diventando sempre più personalizzate con l’utilizzo principalmente di dispositivi indossabili in grado di rilevare i parametri vitali delle persone, sia sane che malate. Questi dati possono essere valutati dalla stessa persona così come possono essere inviati via rete cellulare al proprio medico o al server di un Ospedale per una più precisa valutazione. Nello stesso modo è possibile controllare a distanza i pazienti in via di guarigione dimessi da un Ospedale così come lo stato di salute di chi soffre di malattie croniche.
Queste soluzioni consentono sia di mettere in atto una diffusa strategia di prevenzione (tanto più importante quanto più tempestiva) nei confronti delle persone sane, sia di controllare – in tempo reale – l’evolversi delle condizioni di salute dei malati, modificando o mantenendo le terapie in atto.
Ovviamente tutti i dispositivi utilizzati per queste innovative attività di prevenzione e controllo basano il loro funzionamento sull’elettronica.
Esiste poi tutta un’altra serie di dispositivi medicali indossabili, dai pacemaker ai microinfusori per insulina, legati però a specifiche terapie.
Secondo una recente ricerca di Omdia Healthcare Equipment Database nel 2019 sono stati venduti circa 640 milioni di dispositivi in grado di rilevare segnali vitali (prevalentemente smart watch), cifra che salirà ad oltre un miliardo nel 2023 con un CAGR del 22%.
I parametri vitali che possono essere controllati dai dispositivi medici indossabili che utilizzano sensori non invasivi comprendono la temperatura, la saturazione del sangue (SpO2), il ritmo cardiaco con l’estrapolazione del cardiogramma (ECG) e il ritmo respiratorio. Più difficile si è rivelata la misura della pressione arteriosa con prodotti “consumer” indossabili.
L’insieme di questi parametri consente di rilevare e tenere sotto controllo numerose malattie, tra le quali la fibrillazione atriale, l’insufficienza respiratoria cronica, e la sindrome da apnee notturne.
La piattaforma di valutazione e sviluppo appena rilasciata, la Health Sensor Platform 3.0 (cod. MAXREFDES104#), fa seguito alle precedenti versioni, la Health Sensor Platform 2.0 (HSP 2.0) rilasciata nel 2016 e la Health Sensor Platform (MAXREFDES100#) rilasciata nel 2018.
La nuova piattaforma è in grado di acquisire con maggior precisione e affidabilità i seguenti parametri vitali:
- Temperatura corporea – segnala infezioni in corso e lo stato di salute generale
- SpO2 – segnala disfunzioni polmonari e disordini del sonno
- Ritmo respiratorio – controllo l’evoluzione del ritmo respiratorio
- Frequenza cardiaca – controlla la frequenza cardiaca
- ECG – segnala aritmie e fibrillazioni atriali
I nuovi componenti utilizzati nel sistema sono in grado anche di abilitare dispositivi Clinical-Grade mediante la tecnologia PPG + ECG AFE grazie, in particolare, alle prestazioni del dispositivo MAX86176:
- Acquisizione sincrona di PPG ed ECG con frequenze di campionamento indipendenti
- CMRR (Common Mode Rejection Ratio): > 110 dB nel rilevamento dell’ECG con elettrodo a secco grazie alla tecnologia Active Right Leg Drive (RLD)
- Caratterizzazione del sistema in funzione degli elettrodi utilizzati per l’ECG.
- Misura del valore di SpO2 con un SNR (Signal-to-Noise Ratio) di 110 dB
