Fitnessinformatie van draagbare apparaten kan onthullen wanneer het lichaam een ​​infectie bestrijdt. Nico De Pasquale Photography / Stone via Getty Images

De moeilijkheid die veel mensen hebben om getest te worden op SARS-CoV-2 en de vertragingen bij het ontvangen van testresultaten, maken een vroege waarschuwing voor mogelijke COVID-19-infecties des te belangrijker, en gegevens van draagbare gezondheids- en fitnessapparaten zijn veelbelovend om te bepalen wie COVID-19 zou kunnen hebben.

Het draagbare apparaat van vandaag verzamelt gegevens over fysieke activiteit, hartslag, lichaamstemperatuur en slaapkwaliteit. Deze gegevens worden doorgaans gebruikt om mensen te helpen bij het volgen van hun algemeen welzijn. Smartwatches zijn het meest voorkomende type wearable. Er zijn ook slimme polsbandjes, vingerringen en oordopjes. Slimme kleding, schoenen en brillen kunnen ook als 'wearables' worden beschouwd. Populaire merken zijn onder meer Fitbits, Apple Watches en Garmin horloges.

Verschillende onderzoeken zijn algoritmen testen dat gegevens beoordelen van draagbare apparaten om COVID-19 te detecteren. Resultaten tot nu toe laten zien dat het concept degelijk is. Wearables kunnen echter duur en soms uitdagend zijn om te gebruiken. Het aanpakken van deze problemen is belangrijk om zoveel mogelijk mensen ervan te laten profiteren.

Griepachtige ziekte detecteren

Omdat wearables uitstekende hulpmiddelen zijn voor het monitoren van algemene gezondheidstoestanden, begonnen onderzoekers manieren te bestuderen om ze te gebruiken om ziekten op te sporen vóór de COVID-19-pandemie. Onderzoekers gebruikten bijvoorbeeld Fitbit-gegevens om mensen te identificeren die een griepachtige ziekte kunnen hebben van hun hartslag in rust en dagelijkse activiteitenpatronen. Een verhoogde hartslag in rust kan verband houden met een infectie.

Fitness-trackers zoals deze Fitbit-monitor hartslag, activiteit en slaapkwaliteit. Een verhoogde hartslag in rust is een teken van infectie. Krystal Peterson / Flickr

De meeste Fitbit-modellen meten en registreren de hartslag, zodat de apparaten kunnen worden gebruikt om periodes van verhoogde hartslag in rust te herkennen. Ze meten en registreren ook activiteit, zodat ze verminderde dagelijkse activiteiten kunnen identificeren. Door deze twee maatregelen te combineren, konden de onderzoekers beter voorspellen wie een griepachtige ziekte had.

Alleen op basis van deze gegevens kan niet worden vastgesteld of een drager van een smart device een bepaalde ziekte heeft. Maar het zien van een plotselinge verandering in deze omstandigheden kan mensen ertoe aanzetten om zichzelf te isoleren en diagnostische tests te laten doen, die de verspreiding van overdraagbare ziekten zoals COVID-19 kunnen verminderen.

Lichaamstemperatuur

Koorts en aanhoudende hoest zijn de meest voorkomende symptomen van COVID-19. Dit heeft geleid tot een wijdverbreide screening met behulp van thermometers, meestal contactloze infraroodthermometers.

Ondanks de alomtegenwoordigheid van thermometers, zijn temperatuursensoren in wearables ongebruikelijk. Dit komt gedeeltelijk door hoe ingewikkeld het is om de ware lichaamstemperatuur te verkrijgen op basis van huidmetingen. De huidtemperatuur varieert afhankelijk van omgevingsfactoren en stressniveaus, verdamping van zweet kan de huidtemperatuur verlagen en temperatuursensoren hebben soms minder dan ideaal contact met de huid.

Er zijn draagbare temperatuurpatches die communiceren met slimme apparaten en continu de temperatuur registreren. Maar de lichaamstemperatuur is niet 100% voorspellend voor ziekte, en het is onmogelijk om een ​​bepaalde infectie, zoals COVID-19, te diagnosticeren met alleen de lichaamstemperatuur. Toch kan een koortsalarm leiden tot eerder ingrijpen.

Zweet en tranen

Onderzoek naar sensortechnologie blijft de mogelijkheden voor wearables als gezondheidsmonitoring- en diagnoseapparatuur uitbreiden. De COVID-19-uitbraak zal waarschijnlijk de richting van dit onderzoek beïnvloeden en het versnellen.

De achterkant hiervan Garmin-smartwatch toont de sensoren die licht gebruiken om bloedvaten te verlichten om de hartslag te meten. Tina Arnold / Flickr

Een benadering is om sensoren te maken die detecteren verbindingen in zweet van de huid. Deze verbindingen kunnen veel informatie geven over iemands gezondheid. pH, natriumionen, glucose en alcohol zijn slechts enkele van de dingen die opkomende zweetsensoren kunnen detecteren. Tranen bevatten ook verbindingen uit het lichaam, zo onderzoeken onderzoekers chemische detectie met behulp van contactlenzen en slimme lenzen.

De zweetsnelheid kan ook worden gemeten, wat kan worden gebruikt als een temperatuurindicator, dus deze sensoren worden onderzocht voor gebruik in helpen bij het detecteren van COVID-19.

Op weg naar het detecteren van virussen

Het nadeel van veel bestaande draagbare sensoren is dat ze de aanwezigheid van een virus zoals bij SARS-CoV-2 niet echt kunnen detecteren. Om dit te doen, zouden ze virusspecifiek RNA moeten detecteren.

RNA-detectie omvat doorgaans verschillende stappen, waaronder het extraheren van RNA uit een monster, het maken van veel kopieën van het RNA en het identificeren van het RNA. Hoewel er veel vooruitgang is geboekt bij het miniaturiseren van RNA-detectieapparatuur voor gebruik bij snelle point-of-care-tests, is er nog een weg te gaan voordat het in draagbare apparaten past.

Veel van het lopende onderzoek naar de ontwikkeling van snelle, point-of-care pathogeendetectie maakt gebruik van "lab-on-a-chip" -technologie. Lab-on-a-chip verwijst naar het doel van het verkleinen van laboratoriumtests waarvoor ooit veel grote apparaten nodig waren tot de grootte van een computerchip of microscoopglaasje.

Een voorbeeld is een Diagnostische test COVID-19 klinische proeven ondergaan. De sensor van de test is gespecialiseerd ionengevoelige veldeffecttransistor (ISFET) die is ontworpen om te reageren op de aanwezigheid van het virus-RNA. Het apparaat kan een test uitvoeren in minder dan een uur, maar vereist een monster dat wordt verzameld met een neusuitstrijkje.

Hoewel deze technologie niet draagbaar is, kan het het startpunt worden voor toekomstige wearables voor virusdetectie, omdat deze klein kunnen worden gemaakt en weinig stroom verbruiken. Een draagbaar apparaat dat een persoon continu in de gaten houdt en aangeeft dat deze persoon is opgelopen of is blootgesteld aan het virus, zou de persoon in staat stellen om behandeling te zoeken en zichzelf te isoleren om verdere verspreiding te voorkomen.

Sonische schroevendraaiers en tricorders

Fans van Dr. Wie kent de sonische schroevendraaier, en Star Trek-volgers kennen de tricorder. De ideale wearable van de toekomst zou vergelijkbaar zijn met deze wonderbaarlijke fictieve apparaten. Het zou in staat zijn om de aanwezigheid van het virus in de omgeving van de drager te detecteren en de mogelijkheid te bieden om te vertrekken voordat het wordt blootgesteld.

Maar virusdetectie in de lucht vereist aanzienlijke apparatuur verzamel luchtmonsters en analyseer ze. Andere methoden, zoals de plasmonische fotothermische biosensor, bieden veelbelovende resultaten, maar vereisen nog steeds dat de gebruiker de analyse uitvoert. Het zal enige tijd duren voordat een smartwatch de drager kan waarschuwen voor de aanwezigheid van een gevaarlijk virus.

Draagbaar en toegankelijk

Ondanks alle belofte van wearables als hulpmiddelen om de COVID-19-pandemie en toekomstige pandemieën aan te pakken, zijn er belemmeringen voor het wijdverbreide gebruik van de apparaten. De meeste wearables zijn duur, kunnen moeilijk te leren zijn door niet-moedertaalsprekers van het Engels of zijn ontwikkeld zonder gegevens van een brede populatie. Dat risico bestaat veel mensen zullen de technologie niet accepteren.

Voortdurende ontwikkeling van algemeen aanvaarde op gezondheid gebaseerde wearables moet input van de gemeenschap omvatten, zoals uiteengezet in a Samenvatting National Academies Workshop. Door ervoor te zorgen dat iedereen toegang heeft tot wearables en deze accepteert, kunnen de apparaten mensen helpen gezond te houden temidden van een wereldwijde pandemie. Lopend onderzoek moet resulteren in verbeterde technologie die, met zorg, de hele samenleving ten goede zal komen.

Over de auteur

Albert H. Titus, hoogleraar biomedische technologie, Universiteit van Buffalo, de staatsuniversiteit van New York

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.