De nieuwe wereld van contactloze biosensing

De meeste wearables, zoals je smartwatch, verzamelen tegenwoordig naadloos verschillende gezondheidsgegevens. Maar om dit te doen, moeten de biosensoren in contact komen met een deel van je lichaam, meestal je huid, om gezondheidsgegevens te verzamelen. Er begint een nieuw paradigma te ontstaan in de consumentengezondheid - contactloze biosensing - waarbij fysiologische gegevens worden verzameld zonder lichamelijk contact. 

In grote lijnen zijn er twee belangrijke benaderingen van contactloze biosensing: 

1. Optische methode

Bij deze benadering maken ontwikkelaars gebruik van het zichtbare lichtbereik van het elektromagnetische spectrum. Invallend licht op de huid resulteert in zowel speculaire als diffuse reflectie, en uit de diffuse reflectie wordt pulserende informatie geëxtraheerd en geanalyseerd om metriek af te leiden over hartslag, bloeddruk en andere vitale functies (afbeelding 1). Deze methode staat ook bekend als fotoplethysmografie op afstand (rPPG), aangezien, net als bij standaard PPG-sensoren in wearables op het lichaam, gegevens worden verzameld via volumetrische veranderingen in bloedvaten: vernauwing en verwijding.

Binah.ai is een leider op dit gebied en ontwikkelt een softwareplatform dat gebruik maakt van rPPG om vitale functies te meten met behulp van een smartphone- of tabletcamera als lichtbron, waarbij de intensiteit van de lichtreflectie van de huid van iemands gezicht (wanggebied) wordt gemeten. De software wordt aangeboden als een software development kit die consumenten kunnen downloaden en gebruiken op hun eigen apparaten. Het platform kan gegevens vastleggen zoals bloeddruk, hartslag, hartslagvariabiliteit, ademhaling en _{zuurstofverzadiging}. Binah.ai is een strategische samenwerking aange gaan met CareOS om haar contactloze biosensortechnologie in te bouwen in slimme spiegels voor thuisgebruik. Binah.ai heeft ook strategische partners in verzekeringen, met bedrijven als Sompo Himawari, Generali Group en Momentum, om verzekerde klanten in staat te stellen hun vitale functies te monitoren en aanbevelingen te krijgen voor een betere gezondheid. Dit is mogelijk een win-winsituatie, omdat verzekeringsmaatschappijen gezonde gewoonten kunnen aanmoedigen en de uitbetaling van gezondheidszorg kunnen verlagen, en consumenten gezonder kunnen blijven en lagere premies kunnen betalen. Hoewel demonstraties voor kleine groepen gebruikers veelbelovend lijken, is er weinig informatie beschikbaar over bredere groepen. NuraLogix is een andere opkomende startup die een optische benadering gebruikt voor contactloze biosensing. Het bedrijf heeft proeven uitgevoerd en beweert gegevens te hebben van meer dan 40.000 patiënten. Het lanceerde onlangs zijn eerste hardwareproduct, Anura MagicMirror, een slimme spiegel voor thuisgebruik.

Contactloze biosensoroplossingen moeten concurreren met invasieve en niet-invasieve opties, dus precisie en nauwkeurigheid in metingen zullen cruciaal zijn voor succes. Een goede metriek om te overwegen is bloeddruk. De standaardafwijking voor systolische bloeddruk voor thuisgebruik moet binnen 12 mmHg liggen (de officiële bloeddrukmeter) en binnen 8 mmHg voor diastolische bloeddruk, gebaseerd op een universele standaard voor het valideren van de apparaten. Voor klinisch gebruik moet de bloeddruk 6 mmHg of lager zijn. Binah.ai(11 mmHg) en NuraLogix(8 mmHg) rapporteren foutpercentages die acceptabel zijn voor thuisgebruik door consumenten, maar nog niet op een acceptabel niveau voor klinisch gebruik. Deze nauwkeurigheid is goed genoeg voor algemene wellnessmonitoring, maar consumenten moeten een klinische evaluatie laten uitvoeren voor noodgevallen in de gezondheidszorg. De technologie heeft dus enige vooruitgang geboekt in de richting van algemene gezondheidsmonitoring voor consumenten, hoewel de bevindingen beperkt zijn tot kleine subgroepen van gebruikers.

2. Radiogolven

Ontwikkelaars van deze oplossing maken ook gebruik van het elektromagnetische spectrum, maar gebruiken de langere golflengte van radiogolven om fysiologische gegevens te verzamelen. De lagere frequenties van radiogolven kunnen niet zo diep in de huid doordringen als licht dat kan om vitale fysiologische informatie te verzamelen. Het voordeel van het gebruik van radiofrequenties is dat ze een lagere energie per foton hebben en dus minder energie verbruiken en minder verstrooid worden door de atmosfeer, waardoor sterkere inkomende signalen mogelijk zijn.

Neteera Technologies ontwikkelt een contactloos, sub-terrahertz, radar-on-a-chip apparaat dat vitale functies kan meten (hartslag, hartslagvariabiliteit, bloeddruk en ademhalingsfrequentie) op basis van micro-huidverplaatsingen veroorzaakt door de hartslag en ademhaling, tot op een afstand van 5 meter. De nauwkeurigheid zou vergelijkbaar zijn met die van de Mindray ePM 10M patiëntmonitor, een monitor voor vitale functies die in ziekenhuizen wordt gebruikt. Neteera gebruikte de Mindray-monitor als referentieapparaat om aan te tonen dat zijn oplossing "wezenlijk gelijkwaardig" is bij het indienen van gegevens bij de Amerikaanse FDA en kreeg vervolgens toestemming van de FDA. Het bedrijf richt zich op de gezondheidszorgmarkt, hoewel het ook geïnteresseerd is in mogelijkheden voor consumentengezondheid. Neteera lijkt de enige startup te zijn met een commercieel product dat klaar is voor testen in de categorie radiogolven (technology readiness level 7). Academische instellingen zoals The Ohio State University, University of Minnesota en Jiangnan University zijn actief bezig om deze technologie verder te ontwikkelen.

Samengevat is contactloze biosensing om twee belangrijke redenen een veelbelovende benadering:

• Het verwijdert problemen rond lagere retentiepercentages: Studies hebben aangetoond dat wearables meestal een snelle daling in retentie kennen. Uit een onderzoek onder meer dan 6.000 respondenten in de VS bleek dat 50% van de gebruikers na zes maanden stopte met het dragen van hun apparaat. Dit is minder een probleem bij contactloze biosensing, omdat de meeste gebruikers hun smartphone bij zich hebben of het apparaat thuis kunnen plaatsen en zich geen zorgen hoeven te maken over het aantrekken van een apart wearable-apparaat.
• Het kan gegevens van meerdere gebruikers controleren zonder beperkingen: In tegenstelling tot wearables is het mogelijk om de gegevens van meer dan één gebruiker te monitoren (hoewel niet tegelijkertijd). Een ouder kan bijvoorbeeld gemakkelijk een smartphone met de app van Binah.ai of een thuisapparaat van Donisi naar zijn partner of afhankelijke draaien om hun vitale functies te controleren, in plaats van een wearable te verwijderen en opnieuw aan te brengen, die mogelijk niet past bij personen in verschillende leeftijdsgroepen.

Dat gezegd hebbende, is het huidige landschap van beschikbare spelers in contactloze biosensing schaars, maar bedrijven beginnen de markt te penetreren. De beperkte beschikbaarheid en gebruiksscenario's voor consumenten zijn niet verrassend, aangezien beschikbare datasets voor consumenten beperkt zijn tot bepaalde populaties en er meer werk moet worden verricht om de nauwkeurigheid en precisie te verbeteren. Zorgen over gegevensprivacy kunnen de penetratie ook vertragen, vooral voor oplossingen die vertrouwen op het verzenden van korte videoclips.