يمكن أن تكشف معلومات اللياقة البدنية من الأجهزة القابلة للارتداء عندما يحارب الجسم عدوى. نيكو دي باسكوال فوتوغرافي / ستون عبر Getty Images

إن الصعوبة التي يواجهها العديد من الأشخاص في إجراء اختبار SARS-CoV-2 والتأخير في تلقي نتائج الاختبار تجعل الإنذار المبكر بعدوى COVID-19 المحتملة أكثر أهمية ، و تظهر البيانات من أجهزة الصحة واللياقة البدنية القابلة للارتداء واعدة لتحديد من قد يكون مصابًا بـ COVID-19.

يجمع الجهاز القابل للارتداء اليوم بيانات حول النشاط البدني ومعدل ضربات القلب ودرجة حرارة الجسم ونوعية النوم. تُستخدم هذه البيانات عادةً لمساعدة الأشخاص على تتبع الرفاهية العامة. الساعات الذكية هي أكثر أنواع الأجهزة التي يمكن ارتداؤها شيوعًا. هناك أيضًا عصابات معصم ذكية وخواتم أصابع وسماعات أذن. يمكن أيضًا اعتبار الملابس والأحذية والنظارات الذكية "قابلة للارتداء". تشمل العلامات التجارية الشهيرة Fitbits و Apple Watch و Garmin Watches.

العديد من الدراسات اختبار الخوارزميات أن تقييم البيانات من الأجهزة القابلة للارتداء لاكتشاف COVID-19. تظهر النتائج حتى الآن أن المفهوم سليم. ومع ذلك ، قد تكون الأجهزة القابلة للارتداء باهظة الثمن وصعبة الاستخدام في بعض الأحيان. إن معالجة هذه القضايا مهم للسماح لأكبر عدد ممكن من الناس بالاستفادة منها.

الكشف عن مرض شبيه بالإنفلونزا

نظرًا لأن الأجهزة القابلة للارتداء أدوات ممتازة لمراقبة الظروف الصحية العامة ، بدأ الباحثون بدراسة طرق استخدامها لاكتشاف المرض قبل جائحة COVID-19. على سبيل المثال ، استخدم الباحثون بيانات Fitbit لتحديد الأشخاص الذين يمكن أن يكون لديهم مرض شبيه بالإنفلونزا من معدل ضربات القلب أثناء الراحة وأنماط النشاط اليومي. يمكن أن يكون ارتفاع معدل ضربات القلب أثناء الراحة مرتبطًا بعدوى.

بتتبع اللياقة البدنية مثل جهاز Fitbit هذا يراقب معدل ضربات القلب والنشاط ونوعية النوم. يعد ارتفاع معدل ضربات القلب أثناء الراحة علامة على الإصابة. كريستال بيترسون / فليكر

تقيس معظم طرز Fitbit وتسجيل معدل ضربات القلب ، لذلك يمكن استخدام الأجهزة لتحديد فترات زيادة معدل ضربات القلب أثناء الراحة. كما يقومون بقياس النشاط وتسجيله ، حتى يتمكنوا من تحديد المستويات المنخفضة من النشاط اليومي. سمح الجمع بين هذين المقياسين للباحثين بالتنبؤ بشكل أفضل بمن لديه مرض شبيه بالإنفلونزا.

لا يمكن تحديد ما إذا كان مرتدي الجهاز الذكي يعاني من مرض معين من خلال مقاييس البيانات هذه فقط. لكن رؤية التغيير المفاجئ في هذه الظروف يمكن أن يدفع الناس إلى عزل أنفسهم وإجراء الاختبارات التشخيصية ، والتي يمكن أن تقلل من انتشار الأمراض المعدية مثل COVID-19.

درجة حرارة الجسم

الحمى والسعال المستمر أكثر أعراض مرض كوفيد -19 شيوعًا. وقد أدى ذلك إلى إجراء فحص واسع النطاق باستخدام موازين الحرارة ، وهي الأكثر شيوعًا موازين الحرارة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء.

على الرغم من وجود موازين الحرارة في كل مكان ، إلا أن مستشعرات درجة الحرارة في الأجهزة القابلة للارتداء غير شائعة. هذا يرجع جزئيا إلى كم هو معقد للحصول على درجة حرارة الجسم الحقيقية من القياسات المعتمدة على الجلد. تختلف درجة حرارة الجلد تبعًا للظروف البيئية ومستويات التوتر ، ويمكن أن يؤدي تبخر العرق إلى خفض درجة حرارة الجلد ، وأحيانًا يكون لمستشعرات درجة الحرارة ملامسة غير مثالية للجلد.

هناك بقع درجات حرارة يمكن ارتداؤها تتصل بالأجهزة الذكية وتسجل درجة الحرارة باستمرار. لكن درجة حرارة الجسم لا تنبئ بالمرض بنسبة 100٪ ، ومن المستحيل تشخيص عدوى معينة ، مثل COVID-19 ، باستخدام درجة حرارة الجسم وحدها. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي تنبيه الحمى إلى التدخل المبكر.

العرق والدموع

يستمر البحث في تكنولوجيا الاستشعار في توسيع إمكانيات الأجهزة القابلة للارتداء كأجهزة مراقبة وتشخيص صحية. من المحتمل أن يؤثر تفشي COVID-19 على اتجاه هذا البحث بالإضافة إلى تسريعه.

المؤخر من هذا ساعة Garmin الذكية تُظهر المستشعرات التي تستخدم الضوء لإضاءة الأوعية الدموية من أجل قياس معدل ضربات القلب. تينا أرنولد / فليكر

نهج واحد هو إنشاء أجهزة الاستشعار الكشف عن المركبات الموجودة في العرق من الجلد. يمكن أن توفر هذه المركبات الكثير من المعلومات حول صحة الشخص. يعد الأس الهيدروجيني وأيونات الصوديوم ومحتوى الجلوكوز والكحول مجرد بعض الأشياء التي يمكن لأجهزة استشعار العرق الناشئة اكتشافها. تحتوي الدموع أيضًا على مركبات من الجسم ، لذلك يبحث الباحثون الاستشعار الكيميائي باستخدام العدسات اللاصقة والعدسات الذكية.

يمكن أيضًا قياس معدل العرق ، والذي يمكن استخدامه كمؤشر لدرجة الحرارة ، لذلك يتم فحص هذه المستشعرات لاستخدامها في المساعدة في اكتشاف COVID-19.

نحو كشف الفيروسات

يتمثل عيب العديد من أجهزة الاستشعار الحالية القابلة للارتداء في أنها لا تستطيع في الواقع اكتشاف وجود فيروس مثل SARS-CoV-2. للقيام بذلك ، سيتعين عليهم اكتشاف الحمض النووي الريبي الخاص بالفيروس.

يتضمن اكتشاف الحمض النووي الريبي عادةً عدة خطوات ، بما في ذلك استخراج الحمض النووي الريبي من عينة ، وعمل نسخ عديدة من الحمض النووي الريبي وتحديد الحمض النووي الريبي. على الرغم من إحراز الكثير من التقدم في تصغير معدات الكشف عن الحمض النووي الريبي لاستخدامها في الاختبار السريع لنقاط الرعاية ، إلا أنه لا تزال هناك طرق يجب اتباعها قبل أن تتناسب مع الأجهزة القابلة للارتداء.

يستخدم الكثير من الأبحاث الجارية حول تطوير الكشف السريع عن مسببات الأمراض في نقطة الرعاية تقنية "lab-on-a-chip". يشير Lab-on-a-chip إلى الهدف المتمثل في تقليص الاختبارات المعملية التي كانت تتطلب في السابق العديد من القطع الكبيرة من المعدات إلى حجم شريحة الكمبيوتر أو شريحة المجهر.

مثال على ذلك هو ملف اختبار تشخيص COVID-19 يخضع لتجارب سريرية. مستشعر الاختبار متخصص ترانزستور تأثير المجال الحساس (ISFET) المصمم للاستجابة لوجود فيروس RNA. يمكن للجهاز إجراء اختبار في أقل من ساعة واحدة ، ولكنه يتطلب عينة يتم جمعها بواسطة مسحة الأنف.

على الرغم من أن هذه التقنية ليست قابلة للارتداء ، إلا أنها قد تصبح نقطة انطلاق للأجهزة القابلة للارتداء للكشف عن الفيروسات في المستقبل لأنها يمكن أن تكون صغيرة وتستهلك القليل من الطاقة. إن الجهاز القابل للارتداء الذي يراقب الشخص باستمرار ويشير إلى أنه قد أصيب بالفيروس أو تعرض له سيسمح للشخص بالتماس العلاج وعزل نفسه لمنع المزيد من الانتشار.

مفكات سونيك وثلاثية الألواح

معجبو الدكتور الذي يعرف سونيك مفك البراغي، وأتباع Star Trek يعرفون tricorder. سيكون الجهاز المثالي الذي يمكن ارتداؤه في المستقبل مشابهًا لهذه الأجهزة الخيالية الرائعة. سيكون قادرًا على اكتشاف وجود الفيروس في البيئة المحيطة بمن يرتديها ، مما يتيح الفرصة للمغادرة قبل التعرض.

لكن الكشف عن الفيروسات المحمولة جوا يتطلب معدات كبيرة جمع عينات الهواء وتحليلها. طرق أخرى ، مثل جهاز استشعار ضوئي حراري plasmonic، تقدم نتائج واعدة ، لكنها لا تزال تتطلب من المستخدم إجراء التحليل. سوف يمر بعض الوقت قبل أن تتمكن الساعة الذكية من تنبيه مرتديها إلى وجود فيروس خطير.

يمكن ارتداؤها ويمكن الوصول إليها

على الرغم من كل الوعود بأن الأجهزة القابلة للارتداء كأدوات لمواجهة جائحة COVID-19 والأوبئة المستقبلية ، هناك عوائق أمام الاستخدام الواسع للأجهزة. معظم الأجهزة القابلة للارتداء باهظة الثمن ، وقد يصعب تعلم استخدامها من قبل غير الناطقين باللغة الإنجليزية ، أو يتم تطويرها بدون بيانات من قاعدة سكانية واسعة. هناك خطر أن كثير من الناس لن يقبلوا التكنولوجيا.

يجب أن يتضمن التطوير المستمر للأجهزة القابلة للارتداء الصحية المقبولة على نطاق واسع مدخلات المجتمع ، على النحو المبين في أ ملخص ورشة عمل الأكاديميات الوطنية. من خلال ضمان وصول كل شخص إلى الأجهزة القابلة للارتداء وقبولها ، يمكن للأجهزة المساعدة في الحفاظ على صحة الناس في خضم جائحة عالمي. يجب أن يؤدي البحث المستمر إلى تحسين التكنولوجيا التي ستفيد المجتمع بأسره بعناية.

عن المؤلف

ألبرت تيتوس ، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية ، جامعة بوفالو ، جامعة ولاية نيويورك

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.