Інформація про фізичну підготовку, яку можна носити на пристроях, може виявити, коли організм бореться з інфекцією. Фотографія Ніко Де Паскуале / Камінь через Getty Images

Складність, яку багато людей отримують на тестування на ГРВІ-CoV-2, і затримки з отриманням результатів тесту роблять раннє попередження про можливі інфекції COVID-19 тим більш важливим, і Дані з пристроїв для оздоровлення та фітнесу, які можна носити, показують перспективу для встановлення того, хто може мати COVID-19.

Сьогоднішній носійний пристрій збирає дані про фізичну активність, частоту серцевих скорочень, температуру тіла та якість сну. Ці дані зазвичай використовуються, щоб допомогти людям відстежувати загальне самопочуття. Розумні годинники є найпоширенішим видом носіння. Є також розумні браслети, кільця для пальців та навушники. Розумний одяг, взуття та окуляри також можна вважати «носими». Серед популярних брендів - Fitbits, Apple Watches та Garmin.

Декілька досліджень алгоритми тестування Що оцінити дані з пристроїв, що носяться, для виявлення COVID-19. На сьогоднішній день результати показують, що концепція обґрунтована. Однак носні засоби можуть бути дорогими та часом складними у використанні. Вирішення цих питань важливо, щоб якомога більше людей могли скористатися ними.

Виявлення грипоподібної хвороби

Оскільки носимі пристрої є чудовими інструментами для моніторингу загального стану здоров'я, дослідники почали вивчати способи їх використання для виявлення хвороби до пандемії COVID-19. Наприклад, дослідники використовували дані Fitbit для виявлення людей, які можуть мати грипоподібну хворобу від частоти серцевих скорочень у спокої та щоденної активності. Підвищений пульс у стані спокою може бути пов’язаний з інфекцією.

Фітнес-трекери як цей Fitbit монітор пульсу, активності та якості сну. Підвищений пульс у стані спокою - ознака зараження. Кристал Петерсон / Flickr

Більшість моделей Fitbit вимірюють і реєструють частоту серцевих скорочень, тому пристрої можна використовувати для виявлення періодів підвищеного пульсу в стані спокою. Вони також вимірюють і реєструють активність, щоб вони могли визначити знижений рівень щоденної активності. Поєднання цих двох заходів дозволило дослідникам краще передбачити, хто мав грипоподібну хворобу.

Неможливо визначити, чи має користувач розумних пристроїв конкретну хворобу лише за цими даними. Але бачення раптової зміни цих станів може змусити людей ізолюватись та пройти діагностичні тести, які можуть зменшити розповсюдження інфекційних захворювань, таких як COVID-19.

Температура тіла

Лихоманка і постійний кашель - це найпоширеніші симптоми COVID-19. Це спричинило широке скринінг із використанням термометрів, найчастіше безконтактних інфрачервоних термометрів.

Незважаючи на всюдисущість термометрів, датчики температури в пристроях, що носяться, є рідкістю. Це частково пов'язано з наскільки це складно щоб отримати справжню температуру тіла за допомогою вимірювань на основі шкіри. Температура шкіри змінюється в залежності від умов навколишнього середовища та рівня стресу, випаровування поту може знизити температуру шкіри, а температурні датчики іноді мають менш ніж ідеальний контакт із шкірою.

Є носні температурні патчі, які взаємодіють зі смарт-пристроями та постійно реєструють температуру. Але температура тіла не на 100% передбачає хворобу, і неможливо діагностувати певну інфекцію, таку як COVID-19, лише за допомогою температури тіла. Тим не менше, попередження про лихоманку може призвести до більш раннього втручання.

Піт і сльози

Дослідження технологій зондування продовжують розширювати можливості пристроїв, які можна носити як прилади контролю стану здоров'я та діагностики. Спалах COVID-19, ймовірно, впливатиме на напрямок цього дослідження, а також прискорить його.

Тильна сторона цього Розумні годинники Garmin показує датчики, які використовують світло для освітлення судин для вимірювання частоти серцевих скорочень. Тіна Арнольд / Flickr

Одним із підходів є створення таких датчиків виявляти сполуки в поті зі шкіри. Ці сполуки можуть надати багато інформації про стан здоров’я людини. рН, іони натрію, вміст глюкози та алкоголю - це лише деякі речі, які можуть виявити датчики поту, що виникають. Сльози також містять сполуки з організму, тому дослідники проводять дослідження хімічне зондування за допомогою контактних лінз та розумних лінз.

Також можна виміряти швидкість поту, яка може бути використана як індикатор температури, тому ці датчики досліджуються для використання в допомагає виявити COVID-19.

До виявлення вірусів

Недоліком багатьох існуючих носимих датчиків є те, що вони насправді не можуть виявити наявність вірусу, такого як SARS-CoV-2. Для цього їм довелося б виявити РНК, специфічну для вірусу.

Виявлення РНК зазвичай включає кілька етапів, включаючи вилучення РНК із зразка, виготовлення багатьох копій РНК та ідентифікацію РНК. Незважаючи на те, що було досягнуто значного прогресу в мініатюризації обладнання для виявлення РНК для швидкого тестування на місці, все ще є шляхи, перш ніж воно зможе поміститися в пристрої, що носяться.

Значна частина поточних досліджень щодо розробки швидкого виявлення збудників хвороби використовує технологію "lab-on-a-chip". «Лабораторія на чіпі» стосується мети скорочення лабораторних випробувань, які колись вимагали багато великих одиниць обладнання за розміром комп’ютерного чіпа або предметного скляного мікроскопа.

Приклад - a Діагностичний тест на COVID-19 проходять клінічні випробування. Датчик тесту є спеціалізованим іоночутливий транзистор із польовим ефектом (ISFET), який призначений реагувати на наявність РНК вірусу. Пристрій може провести тест менш ніж за одну годину, проте потрібен зразок, зібраний за допомогою мазка з носа.

Хоча ця технологія не є придатною для носіння, вона може стати початковою точкою для майбутніх носіїв, що виявляють віруси, оскільки їх можна зробити невеликими та використовувати мало енергії. Носимий пристрій, який постійно стежить за людиною та вказує на те, що вона заразилася вірусом або піддавався йому, дозволить людині звернутися за лікуванням та ізолюватись, щоб запобігти подальшому поширенню.

Звукові викрутки та триконечники

Шанувальники доктора, які знають звукова викрутка, а послідовники "Зоряного шляху" знають трикутник. Ідеальне носіння майбутнього було б подібним до цих чудових вигаданих пристроїв. Він міг би виявити присутність вірусу в навколишньому середовищі, що носить його, надаючи можливість піти до того, як його викриють.

Але повітряно-крапельне виявлення вірусів вимагає значного обладнання збирати зразки повітря та аналізувати їх. Інші методи, такі як плазмонічний фототермічний біосенсор, забезпечують перспективні результати, але все одно вимагають від користувача проведення аналізу. Мине деякий час, перш ніж розумні годинники зможуть попередити свого власника про наявність небезпечного вірусу.

Носимо і доступно

Попри всі обіцянки носимих пристроїв як засобів боротьби з пандемією COVID-19 та майбутніми пандеміями, існують перешкоди для широкого використання пристроїв. Більшість пристроїв, що носяться, є дорогими, їх важко навчитись використовувати не носіям англійської мови або розробляються без даних широкої бази населення. Є такий ризик багато людей не приймають цю технологію.

Постійний розвиток широко прийнятих носіїв, що базуються на охороні здоров'я, повинен включати внески громади, як зазначено в а Підсумок семінару Національних академій. Забезпечуючи, що кожен має доступ до носяться та приймає їх, пристрої можуть допомогти зберегти здоров’я людей в умовах глобальної пандемії. Поточні дослідження повинні призвести до вдосконалення технологій, які з обережністю принесуть користь усьому суспільству.

Про автора

Альберт Х. Тіт, професор кафедри біомедичної інженерії, Університет в Буффало, Державний університет Нью-Йорка

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.