Puettavien laitteiden kuntotiedot voivat paljastaa, kun keho taistelee infektiota vastaan. Nico De Pasquale valokuvaus / kivi Getty Imagesin kautta

Monien ihmisten vaikeudet testata SARS-CoV-2: ta ja viivästykset testitulosten saamisessa tekevät varhaisista varoituksista mahdollisista COVID-19-infektioista entistä tärkeämmän, ja tiedot puettavista terveys- ja kuntolaitteista ovat lupaavia sen määrittämiseksi, kenellä saattaa olla COVID-19.

Tämän päivän puettava laite kerää tietoja fyysisestä aktiivisuudesta, sykkeestä, kehon lämpötilasta ja unen laadusta. Näitä tietoja käytetään yleensä auttamaan ihmisiä seuraamaan yleistä hyvinvointia. Älykellot ovat yleisimpiä puettavia tyyppejä. Tarjolla on myös älykkäitä rannekkeita, sormirenkaita ja nappikuulokkeita. Älykkäitä vaatteita, kenkiä ja silmälaseja voidaan myös pitää "puettavina". Suosittuja tuotemerkkejä ovat Fitbits, Apple Watches ja Garmin kellot.

Useat tutkimukset ovat testausalgoritmit että arvioida tietoja puettavista laitteista COVID-19: n havaitsemiseksi. Tähän mennessä saadut tulokset osoittavat, että konsepti on järkevä. Puettavat voivat kuitenkin olla kalliita ja joskus haastavia käyttää. Näiden asioiden käsittely on tärkeää, jotta mahdollisimman monet ihmiset voisivat hyötyä niistä.

Flunssan kaltaisen sairauden havaitseminen

Koska puettavat vaatteet ovat erinomaisia ​​välineitä yleisten terveydentilojen seurannassa, tutkijat alkoivat tutkia tapoja käyttää niitä sairauden havaitsemiseksi ennen COVID-19-pandemiaa. Esimerkiksi tutkijat käyttivät Fitbit-tietoja tunnistaa ihmiset, joilla voi olla influenssan kaltainen sairaus leposykkeestään ja päivittäisistä aktiivisuustavoistaan. Kohonnut leposyke voi liittyä infektioon.

Fitness seurantoja kuten tämä Fitbit, seuraa sykettä, aktiivisuutta ja unen laatua. Kohonnut leposyke on merkki infektiosta. Krystal Peterson / Flickr

Suurin osa Fitbit-malleista mittaa ja tallentaa sykettä, joten laitteita voidaan käyttää leposykkeen nousun havaitsemiseen. He myös mittaavat ja rekisteröivät toimintaa, jotta he voivat tunnistaa päivittäisen toiminnan vähentyneen tason. Näiden kahden toimenpiteen yhdistäminen antoi tutkijoille mahdollisuuden ennustaa paremmin kenellä oli influenssan kaltainen sairaus.

Pelkästään näiden tietojen avulla ei voida määrittää, onko älylaitteen käyttäjällä tietty sairaus. Mutta näissä olosuhteissa tapahtuva äkillinen muutos voi saada ihmiset eristäytymään ja saamaan diagnostisia testejä, mikä voi vähentää tarttuvien tautien, kuten COVID-19, leviämistä.

Ruumiinlämpö

Kuume ja jatkuva yskä ovat COVID-19: n yleisimmät oireet. Tämä on herättänyt laajaa seulontaa lämpömittareilla, yleisimmin kosketuksettomilla infrapunalämpömittareilla.

Lämpömittareiden läsnäolosta huolimatta puettavien laitteiden lämpötila-anturit ovat harvinaisia. Tämä johtuu osittain kuinka monimutkaista se on todellisen ruumiinlämpötilan saamiseksi ihopohjaisista mittauksista. Ihon lämpötila vaihtelee ympäristöolosuhteiden ja stressitasojen mukaan, hiki haihtuminen voi laskea ihon lämpötilaa, ja lämpötila-antureilla on joskus ihanteellista vähemmän ihanteellinen kosketus.

On puettavia lämpötilalaastareita, jotka kommunikoivat älylaitteiden kanssa ja mittaavat lämpötilaa jatkuvasti. Mutta ruumiinlämpö ei ennusta 100-prosenttisesti sairautta, ja tiettyä infektiota, kuten COVID-19, on mahdotonta diagnosoida pelkästään ruumiinlämpötilalla. Kuumahälytys voi kuitenkin johtaa aikaisempaan puuttumiseen.

Hiki ja kyyneleet

Tunnistamistekniikan tutkimus laajentaa edelleen puettavien laitteiden mahdollisuuksia terveyden seuranta- ja diagnoosilaitteina. COVID-19-taudinpurkaus todennäköisesti vaikuttaa sekä tutkimuksen suuntaan että kiihdyttää sitä.

Tämän takana Garmin-älykello näyttää anturit, jotka käyttävät valoa verisuonten valaisemiseen sykkeen mittaamiseksi. Tina Arnold / Flickr

Yksi lähestymistapa on luoda antureita havaita hikiyhdisteet iholta. Nämä yhdisteet voivat tarjota paljon tietoa henkilön terveydestä. pH, natriumionit, glukoosi ja alkoholipitoisuus ovat vain joitain asioita, jotka nousevat hiki-anturit voivat havaita. Kyyneleet sisältävät myös elimistön yhdisteitä, joten tutkijat tutkivat kemiallinen tunnistus piilolinsseillä ja älylinsseillä.

Hikiolosuhteita voidaan myös mitata, joita voidaan käyttää lämpötilan indikaattoreina, joten näiden antureiden käyttöä tutkitaan auttaa havaitsemaan COVID-19.

Kohti virusten havaitsemista

Monien olemassa olevien puettavien antureiden haittana on, että ne eivät todellakaan voi havaita viruksen läsnäoloa SARS-CoV-2: ssa. Tätä varten heidän olisi löydettävä virusspesifinen RNA.

RNA: n havaitseminen sisältää tyypillisesti useita vaiheita, mukaan lukien RNA: n uuttaminen näytteestä, RNA: n monien kopioiden tekeminen ja RNA: n tunnistaminen. Vaikka RNA-havaitsemislaitteiden miniatyroinnissa on käytetty paljon nopeassa hoitopaikan testauksessa, on vielä tapoja mennä, ennen kuin se mahtuu puettaviin laitteisiin.

Suuri osa käynnissä olevasta tutkimuksesta, joka koskee nopeaa hoitopaikan patogeenien havaitsemista, käyttää ”lab-on-a-chip” -tekniikkaa. Lab-on-a-chip tarkoittaa tavoitetta kutistua laboratoriokokeita, jotka vaativat kerran useita suuria laitteita tietokoneen sirun tai mikroskoopin dian kokoon.

Esimerkki on a COVID-19-diagnostinen testi kliinisiä tutkimuksia. Testin anturi on erikoistunut ioniherkkä kenttä-transistori (ISFET), joka on suunniteltu vastaamaan viruksen RNA: n läsnäoloon. Laite voi suorittaa testin alle tunnissa, mutta vaatii näytteellä kerätyn nenätyynyn.

Vaikka tämä tekniikka ei ole puettava, siitä voi tulla tulevien virustunnistavien puettavien laukaisupiste, koska ne voidaan tehdä pieniksi ja käyttää vähän virtaa. Puettava laite, joka valvoo jatkuvasti henkilöä ja osoittaa, että hän on saanut tartunnan tai altistunut virukselle, antaisi henkilölle mahdollisuuden hakeutua hoitoon ja eristää itsensä estääkseen leviämisen edelleen.

Sonic-ruuvimeisselit ja kolmikieliset

Fanit tohtori, joka tietää ääni ruuvimeisselija Star Trekin seuraajat tietävät kolmikirjainen. Tulevaisuuden ihanteellinen kannettava olisi samanlainen kuin nämä ihmeelliset kuvitteelliset laitteet. Se pystyy havaitsemaan viruksen läsnäolon käyttäjän ympärillä olevassa ympäristössä ja tarjoaa mahdollisuuden lähteä ennen altistumista.

Mutta ilmassa tarttuvien virusten havaitseminen vaatii huomattavia laitteita kerätä ilmanäytteitä ja analysoida niitä. Muut menetelmät, kuten plasmoninen fototerminen biosensori, antaa lupaavia tuloksia, mutta vaatii silti käyttäjää suorittamaan analyysin. Voi kestää jonkin aikaa, ennen kuin älykello voi varoittaa käyttäjänsa vaarallisen viruksen esiintymisestä.

Käytettävissä ja käytettävissä

Kaikille lupauksille puettavista välineistä COVID-19-pandemian ja tulevien pandemioiden torjumiseksi laitteiden laajalle käytölle on esteitä. Useimmat puettavat vaatteet ovat kalliita, englanninkielisten äidinkielenään puhujien on vaikea oppia käyttämään niitä tai ne on kehitetty ilman laajaa väestötietoa. On olemassa riski, että monet ihmiset eivät hyväksy tekniikkaa.

Laajasti hyväksyttyjen terveyspohjaisten puettavien tuotteiden kehittämisen tulisi sisältää yhteisön panos, kuten kohdassa a Kansallisten akatemioiden työpajan yhteenveto. Varmistamalla, että kaikilla on pääsy puettaviin vaatteisiin ja he hyväksyvät ne, laitteet voivat auttaa pitämään ihmiset terveinä keskellä maailmanlaajuista pandemiaa. Meneillään olevan tutkimuksen pitäisi johtaa parantuneeseen tekniikkaan, josta on hyötyä huolella koko yhteiskunnalle.

kirjailijasta

Albert H. Titus, lääketieteellisen tekniikan professori, University of Buffalo, New Yorkin osavaltion yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.