Информация о фитнесе с носимых устройств может показать, когда организм борется с инфекцией. Фотография Нико де Паскуале / Stone via Getty Images

Трудности, с которыми многие люди проходят тестирование на SARS-CoV-2, и задержки с получением результатов тестов делают раннее предупреждение о возможных инфекциях COVID-19 еще более важным, и данные с носимых устройств для здоровья и фитнеса обещают для определения того, кто может заразиться COVID-19.

Сегодняшние носимые устройства собирают данные о физической активности, частоте пульса, температуре тела и качестве сна. Эти данные обычно используются, чтобы помочь людям отслеживать общее самочувствие. Умные часы - самый распространенный тип носимых устройств. Также есть умные браслеты, кольца для пальцев и наушники. Умную одежду, обувь и очки также можно считать «носимыми». Популярные бренды включают Fitbits, Apple Watches и Garmin.

Несколько исследований алгоритмы тестирования который оценивать данные с носимых устройств для обнаружения COVID-19. Результаты на сегодняшний день показывают, что концепция верна. Однако носимые устройства могут быть дорогими и иногда сложными в использовании. Решение этих проблем важно, чтобы как можно больше людей могли извлечь из них пользу.

Выявление гриппоподобного заболевания

Поскольку носимые устройства являются отличным инструментом для мониторинга общего состояния здоровья, исследователи начали изучать способы их использования для выявления заболеваний до пандемии COVID-19. Например, исследователи использовали данные Fitbit. для выявления людей, у которых могло быть гриппоподобное заболевание от их частоты пульса в состоянии покоя и режима повседневной активности. Повышенная частота пульса в состоянии покоя может быть связана с инфекцией.

Фитнес-трекеры как этот Fitbit отслеживает частоту сердечных сокращений, активность и качество сна. Повышенная частота сердечных сокращений в состоянии покоя - признак инфекции. Кристал Петерсон / Flickr

Большинство моделей Fitbit измеряют и записывают частоту сердечных сокращений, поэтому устройства можно использовать для определения периодов учащения пульса в состоянии покоя. Они также измеряют и записывают активность, чтобы определить снижение уровня повседневной активности. Объединение этих двух показателей позволило исследователям лучше предсказать, кто болел гриппоподобным заболеванием.

Невозможно определить, есть ли у владельца смарт-устройства конкретное заболевание, только по этим показателям. Но внезапное изменение этих условий может побудить людей изолировать себя и пройти диагностические тесты, что может снизить распространение инфекционных заболеваний, таких как COVID-19.

Температура тела

Лихорадка и постоянный кашель - вот Наиболее распространенные симптомы COVID-19. Это вызвало повсеместную проверку с использованием термометров, чаще всего бесконтактных инфракрасных термометров.

Несмотря на повсеместное распространение термометров, датчики температуры в носимых устройствах встречаются редко. Частично это связано с насколько это сложно для получения истинной температуры тела на основе измерений на коже. Температура кожи варьируется в зависимости от условий окружающей среды и уровня стресса, испарение пота может снизить температуру кожи, а датчики температуры иногда имеют неидеальный контакт с кожей.

Существуют носимые температурные пластыри, которые обмениваются данными со смарт-устройствами и непрерывно регистрируют температуру. Но температура тела не позволяет на 100% предсказать болезнь, и невозможно диагностировать конкретную инфекцию, такую ​​как COVID-19, только по температуре тела. Тем не менее, предупреждение о повышении температуры может привести к более раннему вмешательству.

Пот и слезы

Исследования сенсорных технологий продолжают расширять возможности носимых устройств в качестве устройств для мониторинга и диагностики состояния здоровья. Вспышка COVID-19, скорее всего, повлияет на направление этого исследования, а также ускорит его.

Обратная сторона этого Умные часы Garmin показывает датчики, которые используют свет для освещения кровеносных сосудов с целью измерения частоты сердечных сокращений. Тина Арнольд / Flickr

Один из подходов - создать датчики, которые обнаруживать соединения в поте из кожи. Эти соединения могут предоставить много информации о здоровье человека. pH, ионы натрия, глюкоза и содержание алкоголя - это лишь некоторые из вещей, которые могут обнаружить новые датчики пота. Слезы также содержат соединения из организма, поэтому исследователи изучают химическое зондирование с помощью контактных линз и умных линз.

Также можно измерить интенсивность потоотделения, которая может использоваться как индикатор температуры, поэтому эти датчики исследуются для использования в помогает обнаружить COVID-19.

На пути к обнаружению вирусов

Недостатком многих существующих носимых датчиков является то, что они не могут фактически обнаружить присутствие вируса, такого как SARS-CoV-2. Для этого им нужно будет обнаружить вирусспецифичную РНК.

Обнаружение РНК обычно включает несколько этапов, включая извлечение РНК из образца, создание множества копий РНК и идентификацию РНК. Несмотря на то, что был достигнут значительный прогресс в миниатюризации оборудования для обнаружения РНК для использования в быстрых тестах в месте оказания медицинской помощи, еще есть способы сделать это, прежде чем оно сможет поместиться в носимых устройствах.

Большая часть текущих исследований по разработке быстрого обнаружения патогенов в месте оказания медицинской помощи использует технологию «лаборатория на чипе». «Лаборатория на кристалле» - это цель сокращения лабораторных тестов, которые когда-то требовали большого количества крупногабаритного оборудования, до размеров компьютерного чипа или предметного стекла микроскопа.

Примером является Диагностический тест COVID-19 проходят клинические испытания. Датчик теста представляет собой специализированный ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET), который предназначен для ответа на присутствие вирусной РНК. Устройство может выполнить тест менее чем за час, но для этого требуется образец, взятый из носа.

Хотя эта технология не является носимой, она может стать отправной точкой для будущих носимых устройств для обнаружения вирусов, поскольку их можно сделать небольшими и потреблять мало энергии. Носимое устройство, которое постоянно следит за человеком и указывает, что он заразился или подвергся воздействию вируса, позволит человеку обратиться за лечением и изолировать себя, чтобы предотвратить дальнейшее распространение.

Звуковые отвертки и трикодеры

Поклонники доктора Кто знает звуковая отвертка, и последователи Star Trek знают трикодер. Идеальные носимые устройства будущего будут похожи на эти чудесные вымышленные устройства. Он сможет обнаруживать присутствие вируса в окружающей среде вокруг пользователя, предоставляя возможность уйти, прежде чем подвергнуться воздействию.

Но для обнаружения вирусов, передаваемых по воздуху, требуется значительное собирать пробы воздуха и анализировать их. Другие методы, такие как плазмонный фототермический биосенсор, дают многообещающие результаты, но по-прежнему требуют от пользователя выполнения анализа. Пройдет некоторое время, прежде чем умные часы смогут предупредить своего владельца о наличии опасного вируса.

Носимый и доступный

Несмотря на все обещания носимых устройств в качестве инструментов для борьбы с пандемией COVID-19 и будущими пандемиями, существуют препятствия на пути их широкого использования. Большинство носимых устройств дороги, их трудно научить пользоваться носителями английского языка, для которых английский язык не является родным, или они разработаны без данных, полученных от широкого круга населения. Есть риск, что многие люди не примут технологию.

Дальнейшая разработка широко распространенных носимых устройств для здоровья должна включать в себя вклад сообщества, как указано в Итоги семинара национальных академий. Гарантируя, что каждый имеет доступ к носимым устройствам и принимает их, эти устройства могут помочь сохранить здоровье людей в разгар глобальной пандемии. Текущие исследования должны привести к усовершенствованию технологий, которые при осторожном подходе принесут пользу всему обществу.

Об авторе

Альберт Х. Титус, профессор биомедицинской инженерии, Университет в Буффало, Государственный университет Нью-Йорка

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.