Dunia baharu biosensi tanpa sentuh yang berani

Kebanyakan barang boleh pakai hari ini, seperti jam tangan pintar anda, mengumpul pelbagai data kesihatan dengan lancar. Tetapi untuk berbuat demikian, biosensor mesti menghubungi beberapa bahagian badan anda, selalunya kulit anda, untuk mengumpul data kesihatan. Paradigma baharu mula muncul dalam kesihatan pengguna — biosensing tanpa sentuhan — yang memperoleh data fisiologi tanpa membuat sentuhan badan. 

Secara umum, terdapat dua pendekatan utama untuk biosensing tanpa sentuh: 

1. Kaedah optik

Dalam pendekatan ini, pembangun mengeksploitasi julat cahaya kelihatan spektrum elektromagnet. Cahaya kejadian pada kulit menghasilkan pantulan spekular dan meresap, dan maklumat berdenyut diekstrak daripada pantulan meresap dan dianalisis untuk memperoleh metrik tentang kadar denyutan jantung, tekanan darah dan tanda-tanda vital lain (Rajah 1). Kaedah ini juga dikenali sebagai remote photoplethysmography (rPPG), memandangkan, sama seperti penderia PPG standard dalam boleh pakai pada badan, data diekstrak melalui perubahan volumetrik dalam saluran darah: penyempitan dan pelebaran.

Binah.ai ialah peneraju dalam ruang ini dan membangunkan platform perisian yang memanfaatkan rPPG untuk mengukur tanda-tanda vital menggunakan telefon pintar atau kamera tablet sebagai sumber cahaya, mengukur keamatan pantulan cahaya dari kulit muka seseorang (kawasan pipi). Perisian ini digunakan sebagai kit pembangunan perisian, yang boleh dimuat turun dan digunakan oleh pengguna pada peranti peribadi mereka. Platform ini boleh menangkap metrik seperti tekanan darah, kadar denyutan jantung, kebolehubahan kadar jantung, pernafasan dan ketepuan O ₂ . Binah.ai telah membangunkan perkongsian strategik dengan CareOS untuk membenamkan teknologi biosensing tanpa sentuhnya ke dalam cermin pintar untuk kegunaan rumah. Binah.ai juga mempunyai rakan kongsi strategik dalam insurans, dengan syarikat seperti Sompo Himawari , Generali Group dan Momentum , untuk membolehkan pelanggan yang diinsuranskan memantau tanda-tanda vital mereka dan mendapatkan cadangan ke arah kesihatan yang lebih baik. Ini berpotensi menang-menang kerana syarikat insurans boleh menggalakkan tabiat sihat dan mengurangkan pembayaran penjagaan kesihatan, dan pengguna boleh kekal sihat dan membayar premium yang lebih rendah. Walaupun demonstrasi untuk kumpulan kecil pengguna kelihatan menjanjikan, sedikit maklumat tersedia di seluruh kumpulan yang lebih luas. NuraLogix ialah satu lagi permulaan baru yang menggunakan pendekatan optik untuk biosensing tanpa sentuh. Ia telah menjalankan ujian dan mendakwa mempunyai data daripada lebih 40,000 pesakit. Ia baru-baru ini melancarkan produk perkakasan pertamanya, Anura MagicMirror , yang merupakan cermin pintar atas meja untuk kegunaan pengguna di rumah.

Penyelesaian biopenderiaan tanpa sentuhan mesti bersaing dengan pilihan invasif dan bukan invasif, jadi ketepatan dan ketepatan dalam pengukuran akan menjadi kritikal untuk kejayaan. Metrik yang baik untuk dipertimbangkan ialah tekanan darah. Sisihan piawai untuk tekanan darah sistolik untuk kegunaan di rumah hendaklah dalam lingkungan 12 mmHg (metrik tekanan darah rasmi) dan dalam lingkungan 8 mmHg untuk tekanan darah diastolik, berdasarkan piawaian universal untuk mengesahkan peranti . Untuk kegunaan klinikal, ia hendaklah 6 mmHg atau lebih rendah. Binah.ai ( 11 mmHg ) dan NuraLogix ( 8 mmHg ) melaporkan kadar ralat yang boleh diterima untuk kegunaan rumah pengguna tetapi belum pada julat yang boleh diterima untuk kegunaan klinikal. Ketepatan ini cukup baik untuk pemantauan kesihatan umum, tetapi pengguna harus mendapatkan penilaian klinikal untuk kecemasan penjagaan kesihatan. Oleh itu, teknologi telah membuat sedikit kemajuan ke arah pemantauan kesihatan pengguna umum, walaupun penemuannya terhad kepada subset kecil pengguna.

2. Gelombang radio

Pembangun penyelesaian ini juga mengeksploitasi spektrum elektromagnet tetapi menggunakan panjang gelombang gelombang radio yang lebih panjang untuk memperoleh data fisiologi. Frekuensi gelombang radio yang lebih rendah tidak dapat menembusi kulit sedalam mana cahaya boleh mengekstrak maklumat fisiologi yang penting. Faedah menggunakan frekuensi radio ialah ia mempunyai tenaga yang lebih rendah bagi setiap foton dan dengan itu menggunakan lebih sedikit tenaga dan kurang melihat serakan dari atmosfera, membolehkan isyarat masuk yang lebih kuat.

Neteera Technologies membangunkan peranti tanpa sentuh, sub-terrahertz, radar-on-a-chip yang boleh mengukur tanda-tanda penting (degupan jantung, kebolehubahan kadar denyutan jantung, tekanan darah dan kadar pernafasan) berdasarkan anjakan kulit mikro yang disebabkan oleh degupan jantung dan pernafasan , sehingga jarak 5 kaki jauhnya. Ia mendakwa mempunyai ketepatan yang setanding dengan monitor pesakit Mindray ePM 10M, monitor tanda vital yang digunakan di hospital. Neteera menggunakan monitor Mindray sebagai peranti rujukan untuk menunjukkan bahawa penyelesaiannya adalah "setara dengan ketara" apabila menyerahkan data kepada FDA AS dan seterusnya menerima kelulusan FDA . Syarikat itu memberi tumpuan kepada pasaran penjagaan kesihatan, walaupun ia berminat untuk meneroka peluang kesihatan pengguna. Neteera nampaknya satu-satunya permulaan dengan produk komersial yang sedia untuk percubaan dalam kategori gelombang radio (tahap kesediaan teknologi 7). Institusi akademik seperti The Ohio State University , University of Minnesota dan Jiangnan University sedang giat mengkaji untuk membangunkan teknologi ini dengan lebih lanjut.

Secara ringkasnya, biosensing tanpa sentuh adalah pendekatan yang menjanjikan untuk dua sebab utama:

• Ia mengalih keluar isu yang mengelilingi pengurangan kadar pengekalan: Kajian telah menunjukkan bahawa barang boleh pakai lazimnya mengalami penurunan pesat dalam kadar pengekalan. Satu kajian terhadap lebih 6,000 responden dari AS mendapati bahawa 50% pengguna berhenti memakai peranti mereka selepas enam bulan . Perkara ini tidak menjadi masalah dengan biosensing tanpa sentuh kerana kebanyakan pengguna sama ada mempunyai telefon pintar mereka atau boleh meletakkan peranti itu di rumah mereka dan tidak perlu risau tentang memakai peranti boleh pakai yang berasingan.
• Ia boleh memantau data daripada berbilang pengguna tanpa sebarang sekatan: Tidak seperti peranti boleh pakai, adalah mungkin untuk memantau data daripada lebih daripada satu pengguna (walaupun tidak serentak). Ibu bapa, sebagai contoh, boleh dengan mudah menghidupkan telefon pintar yang dimuatkan dengan aplikasi Binah.ai atau peranti di rumah daripada Donisi ke arah pasangannya atau bergantung untuk memeriksa tanda-tanda vital mereka berbanding menanggalkan dan memasang semula peranti boleh pakai, yang mungkin tidak sesuai dengan individu dalam kumpulan umur yang berbeza.

Walau bagaimanapun, landskap semasa pemain yang tersedia dalam biosensing tanpa sentuh adalah jarang, tetapi syarikat mula menembusi pasaran. Ketersediaan dan kes penggunaan yang terhad untuk pengguna tidak menghairankan, kerana set data pengguna yang tersedia terhad kepada populasi tertentu dan lebih banyak usaha perlu dilakukan untuk meningkatkan ketepatan dan ketepatan. Kebimbangan privasi data mungkin memperlahankan penembusan juga, terutamanya untuk penyelesaian yang bergantung pada penghantaran klip video pendek.