Silicon Labs 微處理器是新型動態心臟監測儀的核心，該監測儀可連續運行長達 14 天，需要出色的性能和相對較低的功耗。
心臟監測儀已經問世一個多世紀。然而，心臟電生理學家 Gust H. Bardy 博士對準確捕獲心律失常的能力信心不足。當他的妻子 Lorene 生病并出現心律問題時，他對此更加懷疑了。無法清晰準確地記錄她的各種心律失常。她卒于 2012 年 4 月 26 日心臟驟停，這是更廣泛的心臟和血管失常的結果。一年后，Bardy 博士開始踏上了提高動態心律監測儀的信號質量和診斷準確性的旅程，這既是一項公共衛生使命，也是為了紀念 Lorene。此時，他推出了 Bardy Diagnostics，并聘請了一支小型工程師團隊，將心律診斷精度的目標轉化為監測心臟的設備的電路板。大部分工作都圍繞在記錄的心電圖中顯示更多的細微差別，向團隊介紹心律失常的多樣性和復雜性，并顯著改變和改進了經常與動態心電圖監測儀一起使用的軟件。
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挑戰
通過提高動態心律監測儀的信號質量、診斷準確性和實用性，開發一種更準確的方法來識別心律不齊。
解決方案
Silicon Labs 的 EFM32TG210 MCU 具備體積、低功耗和集成外圍設備等優勢，可幫助 Bardy Diagnostics 打造小巧輕便的便攜式心臟監測儀。
結果
Carnation 移動式監護儀（簡稱 CAM）是少數幾款以 P 波為中心的心律監測設備，專為準確測量和適應用戶的積極生活方式而設計。
如今，WHO 估計心血管疾病 (CVD) 是全球主要的死亡原因，估計每年奪走 1,790 萬人的生命。在這些死亡病例中，心律失常占很大的比例。準確快速地識別心律失常風險最高的患者，并確保他們接受適當及時的治療，可以預防過早死亡。新技術通過解析心臟波形中的較小信號和更精細的細節，提供更具體的診斷，從而提高傳統心電圖監測設備的準確性和有效性。1, 2
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使用動態心臟監測儀 CAM 打造更智能的利基市場
準確的診斷始于準確的心電圖描記。眾所周知，心電圖或 ECG/EKG 是一種用于記錄心臟電活動的設備。本器械是無創性的，通常包括放置在胸部和四肢皮膚上的電極，以測量心臟的電活動。輸出信號可用于確定或檢測可能導致心臟驟停、中風或意識喪失的異常心律（即心律失常）。這些監測儀稱為長期心電圖 (LT-ECG) 監測儀，可佩戴 24/7 長達 14 天，無需更換監測電極，使患者能夠淋浴、舒適睡眠和進行鍛煉。這與歷史悠久的 Holter 監測儀形成鮮明對比，Holter 監測儀只能僅佩戴 1-2 天，配有多根懸垂導線，并采用簡單的工程和心律分析。Bardy 博士發明的 CAM? 貼片是一種提供卓越舒適性和合規性的 LT-ECG 設備。
Gabriel 表示：“雖然傳統的監測儀在檢測 R 波（來自心臟的最大電信號）方面非常出色，而且確實是心臟波形的重要組成部分，但僅 R 波不足以診斷許多異常心律。其他波的低振幅偏移中隱藏著許多其他信息。波形形狀的微小變化似乎對于幫助人們獲得改善健康和管理嚴重疾病所需的特定治療至關重要。”
需要優化設計各個級別的 CAM 系統，以捕捉這些微小而微妙的信號。然而，人為因素至關重要，因為該設備對患者的日常活動干擾要最小。
“老實說，和典型的心臟監測儀一樣，當您的身體被一圈電纜和傳感器包圍時，您唯一能去的地方就是躲在臥室里。”?
從 Bardy 博士的角度來看，如果您想實踐良好的醫學，徹底革新一個領域，那么設計的各個方面都至關重要。從包裝到對心電圖進行全面解讀的人員的培訓，每件作品都必須充滿愛。然而，一切都圍繞著 Bardy 監測儀的關鍵功能：能夠感知來自心臟的非常精細、細微的電信號。這既是一項電氣設計挑戰，又是機械、生物和化學方面的挑戰。尺寸、重量和舒適度對于成功至關重要。但是，如果沒有心電圖的細微細節，其他一切都沒有價值。
Gabriel 直言不諱地表達了公司對質量和清晰度的堅定承諾，以及以患者為本的精神。“有勇氣嘗試不同的東西是關鍵。50 多年前最先進的藥物卻是如今的不良藥物。CAM 非常像一朵花，花瓣是設計的不同方面：化學、機械、電氣、固件、軟件、硬件、算法，尤其是做出最終判讀決策的人。哪怕只去除一個花瓣，花朵的美麗也會大大減少。”
Silicon Labs MCU 是便攜式心臟監測儀的核心
Silicon Labs 花了二十多年時間磨練其無線通信技術，以便像 Bardy Diagnostics 等公司能夠推動其領域的創新。開發無線醫療設備面臨著三項基本工程挑戰。您必須保證精確、快速地提供準確的測量結果，您需要通過強大的技術來增強醫療設備的無線安全性，并且您必須通過可靠的設計和低功耗技術來最大限度地延長電池壽命。
Bardy Diagnostics 小巧輕便的 CAM 貼片基于 Silicon Lab EFM32 架構。患者接口傳感器連接到系統的核心 MCU EFM32TG210。此設備提供集成外設（ADC、SPI、ASYNC 串行接口和定時器功能），運行功率極低，使 CAM 貼片能有效“捕捉”那些微小的心臟細節，這將 CAM 貼片與其他可用的監測儀區分開來。
“首先，ADC 提供了分辨率和濾波選項，確保他們能夠獲得所需的原始數據采集，同時保持在功率預算范圍內。其次，與其他架構相比，EFM32TG 微控制器的電源管理提供了卓越的節能效果。得益于極快的睡眠和喚醒轉換、外圍設備的自動操作和低功耗時鐘生成，EFM32TG 超出了系統要求，并且可使用標準 CR1225 電池進行長達 14 天的連續心電圖記錄，”Silicon Labs 的 Brian Blum 解釋道。
Gabriel 還指出，EFM32TG210 的性能和功耗模式使他們能夠按照規范設計和構建 CAM 貼片，并最終實現預期結果。他認為，在設計設備時，擁有符合性能期望的 MCU 是保持項目進度和預算的關鍵。“EFM32 架構非常好，只需一塊 48 mAh 的 CR1225 電池，即可進行長達 14 天的全面數據記錄。正在捕獲的信號可以低至 150 uVpp，即使在該范圍內，模擬波形的精細細節仍然保持清晰。該 EFM32 架構包含高性能 ADC，可捕獲這些細節，同時保持電磁安靜的輻射特性，使小細節不會受到干擾。集成的過采樣和超強且可配置的 ADC 功能是救生的關鍵。該 EFM32 架構在當時絕對具有革命性，大多數芯片供應商仍在追趕。”
Bardy Diagnostics 的未來前景如何？
“平臺最明顯的目標是更小、更輕、運行時間更長、連接更好。我們著眼于新一代 Silicon Labs EFM32 設備，例如 Pearl Gecko 和支持藍牙的 BG22，以便未來在該領域進行改進。”Gabriel 說道。
藍牙是連接的理想之選，因為它提供經過充分測試的、成熟的無線解決方案，而且功耗低，提供與患者的移動設備或其他支持藍牙的網關互操作，并且在協議中具有很大的靈活性，以權衡吞吐量、延遲和能耗。藍牙安全提供卓越的保護，包括安全配對、128 位加密、數據隱私、反跟蹤等。
隨著 CAM 貼片繼續推進動態心臟監測和診斷，看到 Bardy 醫生的愿景（在很大程度上基于他的個人經驗）正在幫助世界各地的患者，這令人非常激動。
“我們擁有多個工程師團隊，他們非常努力地創造出下一代尤為先進的設備。身體是一首美麗的電子交響樂，有各種各樣的生命體征，可以表明關于一個人健康的重要細節。也許在未來，我們將會看到更靈敏的儀器或同時采集更多生命體征的儀器，以提供更好的互聯護理。”
1Rho R. 等人。兩種動態貼片心電圖監測儀的比較：P 波和信號清晰度的優勢。《美國心臟病期刊》。2018 年 3 月。
2Smith WM. 等人。使用小型、單通道、以 P 波為中心的胸骨心電圖監測貼片與標準 3 導聯 Holter 系統在 24 小時內的診斷值比較。《美國心臟病期刊》。2017 年 3 月。
