Informacje o kondycji z urządzeń do noszenia mogą ujawnić, kiedy organizm walczy z infekcją. Nico De Pasquale Fotografia / Kamień za pośrednictwem Getty Images

Trudność, z jaką wiele osób ma poddanie się testom na SARS-CoV-2 i opóźnienia w otrzymywaniu wyników testu, sprawiają, że wczesne ostrzeganie o możliwych infekcjach COVID-19 jest jeszcze ważniejsze i dane z urządzeń do noszenia na ciele i fitnessu są obiecujące do określenia, kto może mieć COVID-19.

Dzisiejsze urządzenie do noszenia gromadzi dane dotyczące aktywności fizycznej, tętna, temperatury ciała i jakości snu. Te dane są zwykle wykorzystywane do śledzenia ogólnego samopoczucia. Smartwatche są najczęstszym rodzajem noszenia. Istnieją również inteligentne opaski na nadgarstki, pierścienie na palce i wkładki douszne. Inteligentne ubrania, buty i okulary można również uznać za „do noszenia”. Popularne marki to Fitbity, zegarki Apple i zegarki Garmin.

Kilka badań jest testowanie algorytmów że ocenić dane z urządzeń do noszenia do wykrywania COVID-19. Dotychczasowe wyniki pokazują, że koncepcja jest słuszna. Jednak urządzenia do noszenia mogą być drogie, a czasami trudne w użyciu. Zajęcie się tymi problemami jest ważne, aby umożliwić jak największej liczbie osób skorzystanie z nich.

Wykrywanie chorób grypopodobnych

Ponieważ urządzenia do noszenia są doskonałymi narzędziami do monitorowania ogólnych warunków zdrowotnych, naukowcy zaczęli badać sposoby ich wykorzystania do wykrywania chorób przed pandemią COVID-19. Na przykład badacze wykorzystali dane Fitbit zidentyfikować osoby, które mogą mieć chorobę grypopodobną na podstawie ich tętna spoczynkowego i codziennych wzorców aktywności. Podwyższone tętno spoczynkowe może być związane z infekcją.

Fitness trackery jak ten Fitbit monitoruje tętno, aktywność i jakość snu. Podwyższone tętno spoczynkowe jest oznaką infekcji. Krystal Peterson/Flickr

Większość modeli Fitbit mierzy i rejestruje tętno, dzięki czemu urządzenia mogą być używane do wykrywania okresów zwiększonego tętna spoczynkowego. Mierzą również i rejestrują aktywność, dzięki czemu mogą identyfikować obniżony poziom codziennej aktywności. Połączenie tych dwóch miar pozwoliło naukowcom lepiej przewidzieć, kto cierpi na chorobę grypopodobną.

Na podstawie tych danych nie można określić, czy użytkownik urządzenia inteligentnego cierpi na konkretną chorobę. Ale nagła zmiana tych warunków może skłonić ludzi do odizolowania się i uzyskania testów diagnostycznych, co może zmniejszyć rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych, takich jak COVID-19.

Temperatura ciała

Gorączka i uporczywy kaszel to najczęstsze objawy COVID-19. To wywołało szeroko zakrojone badania przesiewowe za pomocą termometrów, najczęściej bezdotykowych termometrów na podczerwień.

Pomimo wszechobecności termometrów czujniki temperatury w urządzeniach do noszenia są rzadkością. Wynika to po części z tego, że jak to jest skomplikowane aby uzyskać prawdziwą temperaturę ciała z pomiarów skórnych. Temperatura skóry zmienia się w zależności od warunków środowiskowych i poziomu stresu, parowanie potu może obniżać temperaturę skóry, a czujniki temperatury mają czasami mniej niż idealny kontakt ze skórą.

Istnieją nadające się do noszenia plastry temperatury, które komunikują się z urządzeniami inteligentnymi i stale rejestrują temperaturę. Ale temperatura ciała nie jest w 100% predykcyjna dla choroby i nie można zdiagnozować konkretnej infekcji, takiej jak COVID-19, na podstawie samej temperatury ciała. Niemniej jednak alarm o gorączce może prowadzić do wcześniejszej interwencji.

Pot i łzy

Badania nad technologią wykrywania stale poszerzają możliwości urządzeń ubieralnych jako urządzeń do monitorowania i diagnostyki stanu zdrowia. Wybuch COVID-19 prawdopodobnie wpłynie na kierunek tych badań, a także je przyspieszy.

Tył tego Zegarek Garmin przedstawia czujniki, które wykorzystują światło do oświetlania naczyń krwionośnych w celu pomiaru tętna. Tina Arnold/Flickr

Jednym z podejść jest stworzenie czujników, które: wykryć związki w pocie ze skóry. Związki te mogą dostarczyć wielu informacji o stanie zdrowia człowieka. pH, jony sodu, zawartość glukozy i alkoholu to tylko niektóre z rzeczy, które mogą wykryć pojawiające się czujniki potu. Łzy zawierają również związki z organizmu, więc naukowcy badają detekcja chemiczna za pomocą soczewek kontaktowych i soczewek inteligentnych.

Można również zmierzyć potliwość, która może być wykorzystana jako wskaźnik temperatury, więc czujniki te są sprawdzane pod kątem użycia w pomoc w wykrywaniu COVID-19.

W kierunku wykrywania wirusów

Wadą wielu istniejących czujników do noszenia jest to, że nie mogą one faktycznie wykryć obecności wirusa, takiego jak SARS-CoV-2. Aby to zrobić, musieliby wykryć RNA specyficzne dla wirusa.

Wykrywanie RNA zazwyczaj obejmuje kilka etapów, w tym ekstrakcję RNA z próbki, wykonanie wielu kopii RNA i identyfikację RNA. Chociaż poczyniono znaczne postępy w miniaturyzacji sprzętu do wykrywania RNA do użytku w szybkich testach przyłóżkowych, wciąż pozostaje wiele do zrobienia, zanim zmieści się on w urządzeniach do noszenia.

Wiele trwających badań nad rozwojem szybkiego wykrywania patogenów w miejscu opieki zdrowotnej wykorzystuje technologię „lab-on-a-chip”. „Lab-on-a-chip” odnosi się do celu polegającego na skróceniu testów laboratoryjnych, które kiedyś wymagały wielu dużych urządzeń wielkości chipa komputerowego lub szkiełka mikroskopowego.

Przykładem jest plik Test diagnostyczny COVID-19 w trakcie badań klinicznych. Czujnik testu jest wyspecjalizowany wrażliwy na jony tranzystor polowy (ISFET), który ma reagować na obecność RNA wirusa. Urządzenie może wykonać test w mniej niż godzinę, ale wymaga pobrania próbki przez wymaz z nosa.

Chociaż ta technologia nie nadaje się do noszenia, może stać się punktem wyjścia dla przyszłych urządzeń do wykrywania wirusów, ponieważ mogą one być małe i zużywać mało energii. Urządzenie nadające się do noszenia, które stale monitoruje osobę i wskazuje, że została zarażona wirusem lub była na niego narażona, umożliwiłoby osobie skorzystanie z leczenia i odizolowanie się, aby zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się wirusa.

Wkrętaki soniczne i trikordery

Fani Dr. Kto znają śrubokręt dźwiękowy, a zwolennicy Star Trek wiedzą, że trójkołowy. Idealny do noszenia przyszłości byłby podobny do tych cudownych fikcyjnych urządzeń. Będzie w stanie wykryć obecność wirusa w środowisku wokół użytkownika, dając możliwość opuszczenia go przed ujawnieniem.

Jednak wykrywanie wirusów w powietrzu wymaga znacznego sprzętu, aby: pobierać próbki powietrza i je analizować. Inne metody, takie jak plazmoniczny bioczujnik fototermiczny, zapewniają obiecujące wyniki, ale nadal wymagają od użytkownika wykonania analizy. Minie trochę czasu, zanim smartwatch będzie w stanie powiadomić użytkownika o obecności groźnego wirusa.

Poręczny i dostępny

Pomimo całej obietnicy urządzeń do noszenia jako narzędzi do walki z pandemią COVID-19 i przyszłymi pandemią, istnieją bariery w powszechnym korzystaniu z tych urządzeń. Większość urządzeń do noszenia jest droga, może być trudna do nauczenia się obsługi przez osoby niebędące rodzimymi użytkownikami języka angielskiego lub są opracowywane bez danych z szerokiej bazy populacji. Istnieje ryzyko, że wiele osób nie zaakceptuje technologii.

Ciągły rozwój szeroko akceptowanych urządzeń do noszenia na ciele powinien uwzględniać wkład społeczności, jak przedstawiono w a Podsumowanie warsztatów akademii narodowych. Zapewniając wszystkim dostęp do urządzeń do noszenia i ich akceptację, urządzenia mogą pomóc ludziom zachować zdrowie w trakcie globalnej pandemii. Trwające badania powinny zaowocować udoskonaloną technologią, która przyniesie korzyści całemu społeczeństwu.

O autorze

Albert H. Titus, profesor inżynierii biomedycznej, University at Buffalo, The State University of New York

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.