Fitnessinformation från bärbara enheter kan avslöja när kroppen bekämpar en infektion. Nico De Pasquale Photography / Stone via Getty Images

Svårigheten många människor har fått testa för SARS-CoV-2 och förseningar med att få testresultat gör tidig varning om möjliga COVID-19-infektioner desto viktigare, och data från bärbara hälso- och fitnessanordningar visar löftet för att identifiera vem som kan ha COVID-19.

Dagens bärbara enhet samlar in data om fysisk aktivitet, hjärtfrekvens, kroppstemperatur och sömnkvalitet. Dessa data används vanligtvis för att hjälpa människor att spåra allmänt välbefinnande. Smartwatches är den vanligaste typen av bärbara. Det finns också smarta armband, fingerringar och öronproppar. Smarta kläder, skor och glasögon kan också betraktas som "bärbara". Populära märken inkluderar Fitbits, Apple Watches och Garmin klockor.

Flera studier är testalgoritmer den där bedöma data från bärbara enheter för att upptäcka COVID-19. Resultat hittills visar att konceptet är sundt. Men bärbara kan vara dyra och ibland utmanande att använda. Att ta itu med dessa frågor är viktigt för att så många som möjligt ska kunna dra nytta av dem.

Upptäcka influensaliknande sjukdom

Eftersom bärbara apparater är utmärkta verktyg för att övervaka allmänna hälsotillstånd började forskare studera sätt att använda dem för att upptäcka sjukdom före COVID-19-pandemin. Till exempel använde forskare Fitbit-data för att identifiera personer som kan ha en influensaliknande sjukdom från vilopuls och dagliga aktivitetsmönster. En förhöjd vilopuls kan vara relaterad till en infektion.

Fitness trackers som denna Fitbit övervaka hjärtfrekvens, aktivitet och sömnkvalitet. Förhöjd vilopuls är ett tecken på infektion. Krystal Peterson / Flickr

De flesta Fitbit-modeller mäter och registrerar hjärtfrekvensen, så enheterna kan användas för att upptäcka perioder med ökad vilopuls. De mäter och registrerar också aktivitet så att de kan identifiera minskade nivåer av daglig aktivitet. Genom att kombinera dessa två åtgärder fick forskarna bättre förutsäga vem som hade en influensaliknande sjukdom.

Det är inte möjligt att avgöra om en bärare av smarta enheter har en viss sjukdom utifrån just dessa datamått. Men att se en plötslig förändring av dessa tillstånd kan få människor att isolera sig och få diagnostiska tester, vilket kan minska spridningen av smittsamma sjukdomar som COVID-19.

Kroppstemperatur

Feber och ihållande hosta är vanligaste symtomen på COVID-19. Detta har utlöst omfattande screening med termometrar, oftast kontaktlösa infraröda termometrar.

Trots termometrarnas allestädes närvarande är temperatursensorer i bärbara apparater ovanliga. Detta beror delvis på hur komplicerat det är för att få verklig kroppstemperatur från hudbaserade mätningar. Hudtemperaturen varierar beroende på miljöförhållanden och stressnivåer, svettavdunstning kan sänka hudtemperaturen och temperatursensorer har ibland mindre än perfekt kontakt med huden.

Det finns bärbara temperaturkorrigeringar som kommunicerar med smarta enheter och registrerar temperatur kontinuerligt. Men kroppstemperaturen är inte 100% förutsägbar för sjukdom, och det är omöjligt att diagnostisera en viss infektion, såsom COVID-19, med enbart kroppstemperatur. Ändå kan febervarning leda till tidigare ingripande.

Svett och tårar

Forskning inom avkänningsteknologi fortsätter att utöka möjligheterna för bärbara enheter som hälsoövervaknings- och diagnosenheter. COVID-19-utbrottet kommer sannolikt att påverka riktningen för denna forskning och påskynda den.

Baksidan av detta Garmin smartklocka visar sensorerna som använder ljus för att belysa blodkärlen för att mäta hjärtfrekvensen. Tina Arnold / Flickr

Ett tillvägagångssätt är att skapa sensorer som upptäcka föreningar i svett från huden. Dessa föreningar kan ge mycket information om en persons hälsa. pH, natriumjoner, glukos och alkoholhalt är bara några av de saker som nya svettningssensorer kan upptäcka. Tårar innehåller också föreningar från kroppen, så forskare undersöker kemisk avkänning med kontaktlinser och smarta linser.

Svettningshastigheten kan också mätas, vilket kan användas som en indikator på temperatur, så dessa sensorer undersöks för användning i hjälper till att upptäcka COVID-19.

Mot att upptäcka virus

Nackdelen med många befintliga bärbara sensorer är att de faktiskt inte kan upptäcka förekomsten av ett virus som SARS-CoV-2. För att göra detta skulle de behöva upptäcka virusspecifikt RNA.

RNA-detektion involverar vanligtvis flera steg, inklusive extrahering av RNA från ett prov, tillverkning av många kopior av RNA och identifiering av RNA. Även om det har gjorts mycket framsteg när det gäller att miniatyrisera RNA-detekteringsutrustning för användning i snabba vårdtest, finns det fortfarande ett sätt att gå innan den kan passa i bärbara enheter.

Mycket av den pågående forskningen kring utveckling av snabb patogendetektering använder "lab-on-a-chip" -teknologi. Lab-on-a-chip hänvisar till målet att krympa laboratorietester som en gång krävde många stora utrustningar till storleken på ett datachip eller mikroskopglas.

Ett exempel är en COVID-19 diagnostiskt test genomgår kliniska prövningar. Testets sensor är specialiserad jonkänslig fälteffekttransistor (ISFET) som är utformad för att svara på förekomsten av viruset RNA. Enheten kan utföra ett test på mindre än en timme, men kräver ett prov som samlas in av näspinnen.

Även om denna teknik inte är bärbar kan den bli startpunkten för framtida virusdetekterande bärbara material eftersom dessa kan göras små och använda lite kraft. En bärbar enhet som kontinuerligt övervakar en person och indikerar att de har drabbats eller utsatts för viruset skulle göra det möjligt för personen att söka behandling och isolera sig för att förhindra ytterligare spridning.

Soniska skruvmejslar och tricorders

Fans av Dr. Who know the ljudskruvmejseloch Star Trek anhängare känner till tricorder. Framtidens idealiska bärbarhet skulle likna dessa underbara fiktiva apparater. Det skulle kunna upptäcka förekomsten av viruset i omgivningen runt bäraren, vilket ger möjlighet att lämna innan det utsätts.

Men detektering av luftburet virus kräver betydande utrustning för att samla luftprover och analysera dem. Andra metoder, såsom plasmonisk fototermisk biosensor, ger lovande resultat, men kräver fortfarande att användaren utför analysen. Det kommer att dröja en tid innan ett smartur kommer att kunna varna användaren om att det finns ett farligt virus.

Bärbar och tillgänglig

För alla löften om bärbara produkter som verktyg för att hantera COVID-19-pandemin och framtida pandemier finns det hinder för en omfattande användning av enheterna. De flesta bärbara apparater är dyra, kan vara svåra att lära sig att använda av icke-engelsktalande eller utvecklas utan data från en bred befolkningsbas. Det finns en risk många människor accepterar inte tekniken.

Fortsatt utveckling av allmänt accepterade hälsobaserade bärbara produkter bör inkludera samhällsinput, som beskrivs i a Sammanfattning av National Academies Workshop. Genom att se till att alla har tillgång till bärbara apparater och accepterar dem kan enheterna hjälpa människor friska mitt i en global pandemi. Pågående forskning bör resultera i förbättrad teknik som med omsorg kommer att gynna hela samhället.

Om författaren

Albert H. Titus, professor i biomedicinsk teknik, University at Buffalo, State University of New York

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.