電子技術在讓使用者生活得更舒適簡便方面發揮著重要作用。正如最近哥倫比亞大學(University of Columbia)科學家的一項研究所證實的那樣,這種趨勢的重要性正在快速增加——該研究涉及一種非常便宜的黑盒子,它可在很短的時間內分析患者的血液,並檢測是否存在危險疾病,如愛滋病(HIV)或梅毒。

刊登於《Science Translational Medicine》期刊中的《A smartphone dongle for diagnosis of infectious diseases at the point of care(用於診斷傳染病的智慧型手機外掛程式)》一文寫道:「我們試圖借助以前在診斷硬體小型化方面取得的成果,對愛滋病、梅毒和其他性傳播疾病進行快速檢驗(POC)診斷。事實證明,孕婦早期診斷和治療這些疾病,可減少對母親及其子女的不良健康影響。梅毒螺旋體抗體在梅毒感染中出現的時間早於非梅毒螺旋體抗體,這一發現已用於梅毒快速診斷試驗(RDT)。最近,一些製造商如Chembio、SD Bioline和MedMira等,開發了雙重愛滋病/梅毒螺旋體梅毒測試,但這些測試依賴側流或免疫過濾技術,這可能會限制其重複使用的性能和能力。因此,我們試圖將台式聯免疫吸附測定(ELISA)儀器上的所有功能設計成一個小型診斷附件,即『dongle』,將其附加到智慧型手機上。」

這種解決方案可保證節省大量花費——其約50美元的成本與生物分析實驗室相比是很低的。因為這個系統透過專用應用程式與使用者的智慧型手機介面結合,所以可自行進行檢查。此外,該方法也能很好地保護患者隱私:資料可以儲存在使用者的個人醫療記錄中(圖1)。

20180511NT01P1 圖1 透過專用應用程式,在使用者智慧型手機上提供對患者生物參數的快速和低成本醫療測試。(圖片來源:Android Blog)

讓我們看看這個新的有趣方案的基本架構——因其成本低、易於使用少量元件實現,所以可望被廣泛使用。

20180511NT01P2 圖2 哥倫比亞大學提出的方案架構圖。(資料來源:《Science Translational Medicine》

如圖2所示,系統需要一些基本的電子元件,如LED或光電二極體,將其插入到整合電子IC中(圖3)。這對生產這些元件的電子公司來說,意味著將有很好的商機出現。

20180511NT01P3 圖3 採用整合式IC、光電二極體和LED的電子系統。(資料來源:circuitdigest)

危險疾病的預防和早期診斷只是這種結合電子技術與醫療保健、症狀/疾病預防方法的第一步——在不久的將來,這一新的「電子保健」市場可能會出現一些新變化。

新的「電子保健」市場還有哪些變化值得關注呢?電子技術還可透過植入式心律去顫器(ICD)預防心臟驟停,來挽救人們的生命——在檢測到心臟停搏的情況下,ICD施加放電以重啟受影響心臟的心電活動。

美國心臟學會的《Implantable Cardioverter Defibrillator(植入式ICD)》這篇文章指出:「ICD是一種放置在皮下的電池供電設備,可以追蹤心率。細導線將ICD連接到心臟,如果檢測到心律異常,亦即心律紊亂且心律過快,ICD將會施以電擊,以恢復正常心律。ICD在預防已知持續性室性心動過速(NVST)或心房顫動患者的猝死方面非常有用。研究顯示,對於目前沒有但存在室性心律異常而危及生命危險的高危患者,這類設備可能在預防他們心臟驟停方面發揮作用。」

電子技術對實現這種預防系統的貢獻巨大,如圖4中的架構圖所示。

20180511NT01P4 圖4 ICD感測放大器架構圖。(資料來源:美國心臟協會)

最近市場上推出了一種新的皮下去顫器,這種新設備有個有趣的新功能:它放置在患者皮膚下,並且可以在由於元件老化而導致故障的情況下輕鬆更換。

《波士頓科學(Boston Scientific)》提到:「植入式ICD旨在監測和治療心律問題,可極大地降低與其相關的風險。與這種設備相關的風險,包括但不限於:過敏反應、出血、死亡、發燒、感染、腎衰竭、需要手術更換、神經損傷、中風和組織損傷。」

現代醫療電子技術提供多種方案來監測心率,此類更有趣且廣為普及的應用之一是心電圖。目前市場上能夠即時監測心電活動的IC,亞德諾(ADI)生產的ADAS1000-4就是其中一個例子(圖5)。

20180511NT01P5 圖5 可以檢測人體心率和呼吸節奏的ADAS1000-4架構圖。(資料來源:ADI)

最近實現的另一應用於心臟監測電子元件的新進展可參考圖6。

20180511NT01P6 圖6 ActLight製造的新型心率感測器。(資料來源:ActLight)

ActLight提供的一篇《A new sensor increases smartwatch battery life five times(新型感測器可將智慧手錶電池壽命延長五倍)》文章寫道:「ActLight為可穿戴設備推出了新一代心率感測器,其功耗比市場上現有的產品低80%之多,且仍能提供相同性能。這款心率感測器是基於ActLight專有的動態光電二極體技術,由ActLight與一家全球醫療技術半導體供應商和洛桑聯邦理工學院(EPFL)合作開發。」

你認為電子技術能透過持續監測用戶的心臟活動來幫助挽救生命嗎?你喜歡這一技術的這種可能應用嗎?

(參考原文: The e-health program, a new approach to health care, by utilizing electronic technology, Part 1,by Busy Blogger)