可穿戴健身設備可提供可能的Covid-19感染的預警
來自可穿戴設備的健身信息可以揭示人體抵抗感染的時間。
Nico De Pasquale攝影/ Stone通過Getty Images

許多人因SARS-CoV-2的檢測而遇到的困難以及接收檢測結果的延遲使得對可能的COVID-19感染的預警更加重要,並且 來自可穿戴健康和健身設備的數據顯示出希望 用於識別誰可能患有COVID-19。

如今的可穿戴設備收集有關體育活動,心率,體溫和睡眠質量的數據。 該數據通常用於幫助人們追踪總體健康狀況。 智能手錶是最常見的可穿戴類型。 也有智能腕帶,手指環和耳塞。 智能服裝,鞋子和眼鏡也可以視為“可穿戴設備”。 受歡迎的品牌包括Fitbits,Apple Watch和Garmin手錶。

有幾項研究 測試算法評估數據 從可穿戴設備檢測COVID-19。 迄今為止的結果表明該概念是正確的。 但是,可穿戴設備可能很昂貴,有時使用起來很困難。 解決這些問題對於讓盡可能多的人從中受益至關重要。

檢測流感樣疾病

由於可穿戴設備是監測總體健康狀況的出色工具,因此研究人員開始研究使用這些設備在COVID-19大流行之前檢測疾病的方法。 例如,研究人員使用Fitbit數據 識別可能患有流感樣疾病的人 從他們的靜息心率和日常活動模式。 靜息心率升高可能與感染有關。


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像Fitbit這樣的健身追踪器可以監控心率,活動和睡眠質量。 靜息心率升高是感染的跡象。健身追踪器 像這樣的Fitbit監測心率,活動和睡眠質量。 靜息心率升高是感染的跡象。 克里斯塔爾·彼得森/ Flickr

大多數Fitbit模型都會測量並記錄心率,因此該設備可用於發現靜息心率增加的時期。 他們還可以測量和記錄活動,因此可以確定日常活動水平的降低。 結合這兩種方法,研究人員可以更好地預測誰患有流感樣疾病。

僅通過這些數據量度就無法確定智能設備佩戴者是否患有特定疾病。 但是,看到這些狀況的突然變化可以促使人們隔離自己並進行診斷測試,從而可以減少諸如COVID-19之類的傳染病的傳播。

體溫

發燒和持續咳嗽是 COVID-19的最常見症狀。 這引發了使用溫度計(最常見的是非接觸式紅外溫度計)進行的廣泛篩選。

儘管溫度計無處不在,但可穿戴設備中的溫度傳感器並不常見。 這部分是由於 它有多複雜 從基於皮膚的測量中獲得真實的體溫。 皮膚溫度根據環境條件和壓力水平而變化,汗液蒸發會降低皮膚溫度,並且溫度傳感器有時與皮膚的接觸程度不理想。

有可穿戴的溫度補丁可以與智能設備通信並連續記錄溫度。 但是體溫不能100%預測疾病,因此僅靠體溫不可能診斷出特定的感染,例如COVID-19。 但是,發燒警報可能會導致早期干預。

汗水和眼淚

對傳感技術的研究繼續擴大了可穿戴設備作為健康監測和診斷設備的可能性。 COVID-19爆發可能會影響並加快這項研究的方向。

Garmin智能手錶的背面顯示了傳感器,這些傳感器使用光照亮血管以測量心率。這個的背面 Garmin智能手錶 顯示了使用光照射血管以測量心率的傳感器。 蒂娜·阿諾德/ Flickr

一種方法是創建傳感器 檢測汗液中的化合物 從皮膚上。 這些化合物可以提供許多有關人的健康的信息。 pH,鈉離子,葡萄糖和酒精含量只是新興的汗液傳感器可以檢測到的一些東西。 眼淚還含有來自人體的化合物,因此研究人員正在研究 使用隱形眼鏡和智能眼鏡進行化學感應.

還可以測量出汗率,將其用作溫度指標,因此正在對這些傳感器進行檢查以用於 幫助檢測COVID-19.

旨在檢測病毒

許多現有的可穿戴傳感器的缺點是它們實際上無法檢測到SARS-CoV-2等病毒的存在。 為此,他們必須檢測病毒特異性RNA。

RNA檢測通常涉及幾個步驟,包括從樣品中提取RNA,製作RNA的許多副本並鑑定RNA。 儘管在用於快速即時檢測的小型化RNA檢測設備方面已經取得了很大進展,但仍需要走很長一段路才能將其安裝在可穿戴設備中。

正在進行的有關開發快速的即時病原體檢測的許多研究都使用“芯片實驗室”技術。 片上實驗室是指縮小曾經需要許多大型設備的計算機測試或計算機載玻片大小的實驗室測試的目標。

一個例子是 COVID-19診斷測試 正在進行臨床試驗。 測試的傳感器是專用的 離子敏感場效應晶體管 (ISFET),旨在對病毒RNA的存在做出反應。 該設備可以在不到一小時的時間內執行測試,但是需要通過鼻拭子收集樣本。

儘管該技術不可穿戴,但它可能會成為將來檢測病毒的可穿戴設備的起點,因為它們可以做得很小並且消耗很少的電能。 可穿戴式設備會持續監控一個人,並指出他們已感染或感染了病毒,這將使該人尋求治療並隔離自己,以防止進一步擴散。

音速起子和三階儀

誰知道的博士的粉絲 聲波起子,並且《星際迷航》的追隨者知道 三階。 未來理想的可穿戴設備將類似於這些奇妙的虛構設備。 它將能夠檢測出穿戴者周圍環境中病毒的存在,從而提供了在暴露之前就離開的機會。

但是機載病毒檢測需要大量設備 收集空氣樣本並進行分析。 其他方法,例如 等離子體光熱生物傳感器,提供有希望的結果,但仍然需要用戶執行分析。 尚需時日,智能手錶才能向佩戴者發出危險病毒的警報。

可穿戴和易接近

儘管可穿戴設備作為解決COVID-19大流行以及未來大流行的工具的前景十分廣闊,但這些設備的廣泛使用仍然存在障礙。 大多數可穿戴設備價格昂貴,可能很難由非英語母語者學習使用,或者在沒有大量人口數據的情況下開發出來。 有這樣的風險 很多人不會接受這項技術.

持續開發基於健康的可穿戴設備應包括社區的投入,如 國家科學院講習班摘要。 通過確保所有人都可以使用可穿戴設備並接受它們,這些設備可以幫助人們在全球大流行中保持健康。 正在進行的研究應導致改進的技術,在謹慎的情況下,將使全社會受益。談話

關於作者

Albert H. Titus,生物醫學工程教授, 紐約州立大學布法羅分校

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