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ग्लूकोमीटर की आवश्यकता है? आपका फ़ोन जल्द ही समाधान बन सकता है
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स्मार्टफ़ोन के कंपास से रासायनिक मापन की संभावना
मधुमेह जैसी स्थितियों में ग्लूकोज़ की निगरानी महत्वपूर्ण है। इसके लिए मान्य प्रयोगशाला परीक्षण, ग्लूकोमीटर या अन्य स्वीकृत उपकरण इस्तेमाल किए जाते हैं। स्मार्टफ़ोन सेंसर पर आधारित नया शोध इनके स्थान पर तत्काल इस्तेमाल योग्य चिकित्सा उत्पाद नहीं है।
अमेरिका के नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (NIST) के शोधकर्ताओं ने फ़ोन के मैग्नेटोमीटर के साथ एक विशेष हाइड्रोजेल का उपयोग करके तरल नमूनों का मापन प्रदर्शित किया। शोधपत्र का शीर्षक है “स्मार्टफ़ोन कंपास से तरल नमूनों में विश्लेष्य पदार्थों का मात्रात्मक, उच्च-संवेदनशील मापन।”
यह एक अवधारणा-प्रमाण प्रयोग था, जिसमें ग्लूकोज़ और pH-संवेदी हाइड्रोजेल इस्तेमाल हुए। केवल फ़ोन को शरीर के पास रखने से रक्त-शर्करा मापने या कोई स्वीकृत चिकित्सा उपकरण तैयार हो जाने का दावा नहीं किया गया।
स्मार्टफ़ोन की इस नवाचारी अनुकूलन में हाइड्रोजेल का उपयोग किया गया है, जो एक छिद्रयुक्त पदार्थ है जो पानी में डुबोने पर फूल जाता है। शोधकर्ता मार्क फ़ेरिस और गैरी ज़ाबो ने छोटे चुंबकीय कणों को एम्बेड करके एक कस्टम‑डिज़ाइन हाइड्रोजेल बनाया।
यह हाइड्रोजेल इस तरह इंजीनियर किया गया था कि वह ग्लूकोज़ सांद्रता या pH (अम्लता) में बदलाव के प्रति सिकुड़ या फैल सके। यह दो हाइड्रोजेल परतों को बनाकर किया गया, जिनमें से प्रत्येक pH या ग्लूकोज़ के प्रति अलग‑अलग दर से आकार बदलता है।
आकार में यह परिवर्तन चुंबकीय कणों को फ़ोन कंपास से निकट या दूर ले जाता है, जिसे फ़ोन द्वारा आसानी से मापा जा सकता है।
स्रोत: NIST
प्रयोग में ग्लूकोज़ की पहचान कुछ माइक्रोमोल प्रति लीटर तक संभव हुई। यह सांद्रता की इकाई है, केवल “कुछ मिलियनवें मोल” की मात्रा नहीं। उच्च संवेदनशीलता और नैदानिक सटीकता अलग मानदंड हैं; रोगी नमूनों पर विश्वसनीयता की अलग पुष्टि आवश्यक है।
हाइड्रोजेल को एक साधारण प्लास्टिक क्लिप‑ऑन के माध्यम से स्मार्टफ़ोन से जोड़ा जा सकता है, और चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन को एक सरल ऐप द्वारा मापा जा सकता है। यह प्लास्टिक क्लिप 3D प्रिंटेड भी हो सकती है।
स्रोत: Nature
इस प्रयोगात्मक विधि के संभावित लाभ
विधि की उपयोगिता फ़ोन के मौजूदा सेंसर और अतिरिक्त हाइड्रोजेल संयोजन में है। इससे अपने-आप वर्तमान चिकित्सा उपकरणों से बेहतर सटीकता सिद्ध नहीं होती। संभावित लाभ निम्न हैं:
- लागत: फ़ोन के मौजूदा मैग्नेटोमीटर का उपयोग अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनिक उपकरण कम कर सकता है। नमूना धारक, हाइड्रोजेल, सॉफ़्टवेयर, अंशांकन और गुणवत्ता नियंत्रण फिर भी आवश्यक होंगे।
- शोधकर्ताओं ने प्रयोग में हाइड्रोजेल एक्ट्यूएटर की सामग्री लागत ग्लूकोज़ के लिए लगभग 0.16 डॉलर और pH के लिए 0.03 डॉलर आंकी। यह तैयार चिकित्सा कार्ट्रिज का खुदरा मूल्य या परीक्षण की कुल लागत नहीं है।
- हाइड्रोजेल संयोजन को फ़ोन के अतिरिक्त अलग विद्युत आपूर्ति की आवश्यकता नहीं थी। फ़ोन स्वयं बैटरी से चलता है, और यह परिणाम हर परिस्थिति में भरोसेमंद मापन की गारंटी नहीं देता।
- फ़ोन की कनेक्टिविटी भविष्य में डेटा साझा करना आसान बना सकती है। सुरक्षित सॉफ़्टवेयर, सहमति, गोपनीयता और स्वास्थ्य प्रणालियों से एकीकरण की लागत तथा आवश्यकताएँ अलग होंगी।
- छोटी सांद्रताओं की पहचान कम मात्रा वाले नमूनों के अध्ययन में उपयोगी हो सकती है। इससे अपने-आप गैर-आक्रामक रक्त-शर्करा मापन या छोटा नैदानिक नमूना पर्याप्त होना सिद्ध नहीं होता।
विधि कम लागत वाले विश्लेषण का एक संभावित रास्ता है। रोगियों के दैनिक उपयोग के लिए उपयोगिता, सुरक्षा और विश्वसनीयता अभी स्थापित की जानी हैं।
स्रोत: Unsplash
आगे क्या?
नियमन
यदि इसे ग्लूकोज़ मापने वाले चिकित्सा उत्पाद में बदला जाए, तो फ़ोन और सेंसर की संगति, नमूना तैयारी, अंशांकन, व्यवधान, सॉफ़्टवेयर और नैदानिक प्रदर्शन की जाँच करनी होगी। लागू होने पर संबंधित नियामक अनुमति भी आवश्यक होगी।
अगला चरण केवल प्रशासनिक मंज़ूरी का प्रश्न नहीं है। तकनीकी विकास और रोगी नमूनों पर परीक्षण भी समय तथा संसाधन माँगते हैं।
चुंबकीय संकेतों को सांद्रता में बदलने वाला सॉफ़्टवेयर और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस विकसित तथा सत्यापित करना होगा। अलग फ़ोन मॉडल और पर्यावरणीय चुंबकीय प्रभाव भी ध्यान में रखने होंगे।
स्रोत: Unsplash
स्वास्थ्य डेटा साझा करने के लिए उचित सहमति, सुरक्षित संग्रहण, नियंत्रित पहुँच और लागू गोपनीयता नियमों का पालन आवश्यक होगा। फ़ोन में कनेक्टिविटी मौजूद होना अपने-आप गोपनीयता की गारंटी नहीं है।
और अधिक स्वास्थ्य माप
अध्ययन में ग्लूकोज़ और pH को अवधारणा-प्रमाण के रूप में मापा गया। अन्य जैविक या रासायनिक पदार्थों के लिए उपयुक्त हाइड्रोजेल और अलग सत्यापन की आवश्यकता होगी।
संवेदनशीलता के कारण भविष्य में लार के कम ग्लूकोज़ स्तरों पर काम करना संभव हो सकता है। लेकिन लार में ग्लूकोज़ पहचानना और रक्त-शर्करा का भरोसेमंद अनुमान लगाना अलग बातें हैं। यह अध्ययन घर पर रक्त परीक्षण की जगह लार परीक्षण को मान्य नहीं करता।
अन्य अणुओं के लिए भी विधि को अनुकूलित करने पर शोध किया जा सकता है।
हिस्टामिन एक संभावित लक्ष्य है। कुछ विशिष्ट नैदानिक जाँचों में 24 घंटे का मूत्र नमूना लिया जाता है, लेकिन हर हिस्टामिन जाँच में ऐसा नहीं होता। इस अध्ययन ने घर पर हिस्टामिन मापने वाला मान्य परीक्षण प्रदर्शित नहीं किया।
विशिष्ट पदार्थों से जुड़ने वाले रासायनिक समूहों के माध्यम से हाइड्रोजेल को सोडियम, पोटैशियम, लैक्टेट या एंजाइम जैसे लक्ष्यों के प्रति संवेदनशील बनाया जा सकता है। प्रत्येक लक्ष्य के लिए चयनात्मकता और नमूना प्रभाव अलग जाँचे जाएँगे।
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सुधारित हाइड्रोजेल डिटेक्टर डिज़ाइन
दो परतों वाली हाइड्रोजेल पट्टी एक संभावित डिज़ाइन है। शोधकर्ताओं ने दोनों सिरों से जुड़ी पट्टी के मुड़ने जैसे विकल्प सुझाए, जिससे यांत्रिक स्थिरता सुधर सकती है। यह आगे के विकास का प्रस्ताव है।
एक घुमावदार हाइड्रोजेल डिज़ाइन चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बदलकर संकेत का विस्तार बढ़ा सकता है। घूर्णन को मापने और अंशांकन की अलग व्यवस्था आवश्यक होगी; यह अभी प्रस्तावित सुधार है।
मापन को प्रभावित करने वाले पदार्थों, बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों और अन्य व्यवधानों की पहचान आवश्यक होगी। लंबे भंडारण में हाइड्रोजेल की स्थिरता और हर बैच की एकरूपता भी व्यावसायिक उपयोग के लिए महत्वपूर्ण हैं।
फ़ोन को रासायनिक विश्लेषण उपकरणों में बदलना
चिकित्सा के अलावा पानी, मिट्टी के अर्क या अन्य तरल नमूनों के रासायनिक विश्लेषण में यह तरीका उपयोगी हो सकता है। इन नमूनों के लिए भी उपयुक्त तैयारी और सत्यापन आवश्यक होगा।
शोध में pH मापन की अच्छी संवेदनशीलता दिखाई गई, लेकिन इससे हर नमूने और परिस्थिति में महँगे प्रयोगशाला मीटर के बराबर सटीकता या उसकी पूरी जगह लेने की क्षमता सिद्ध नहीं होती।
हाइड्रोजेल को प्रकाश, आयनिक सांद्रता और तापमान जैसे अन्य संकेतों पर प्रतिक्रिया देने के लिए भी डिज़ाइन किया जा सकता है।
संभावित शोध उपयोगों में नल के पानी के प्रदूषक, दूध या रस जैसे अपारदर्शी खाद्य तरल, और झील या धारा के मटमैले नमूने शामिल हैं। प्रत्येक मामले में लक्ष्य पदार्थ के लिए सत्यापन चाहिए; केवल चुंबकीय मापन से सभी प्रदूषक नहीं पहचाने जा सकते।
विशिष्ट जैविक अणुओं की पहचान की संभावना
भविष्य के डिज़ाइन में अणु-छापित पॉलिमर और पूरक न्यूक्लिक अम्ल अनुक्रम जैसे लक्ष्य-पहचान तत्व इस्तेमाल किए जा सकते हैं। इससे किसी विशेष प्रोटीन या डीएनए अनुक्रम की उपस्थिति पहचानने का अध्ययन संभव होगा।
विशिष्ट अनुक्रम की पहचान पूरे डीएनए को पढ़ना या उसका अनुक्रमण करना नहीं है। अध्ययन ने फ़ोन से रोगजनक पहचान या कोविड परीक्षणों को बदलने वाला उत्पाद प्रदर्शित नहीं किया।
भविष्य की निगरानी की सीमाएँ
यह अध्ययन दिखाता है कि फ़ोन के मौजूदा सेंसर नए प्रयोगात्मक रासायनिक उपकरणों का हिस्सा बन सकते हैं। यह लगातार शरीर के भीतर ग्लूकोज़ मापने वाली प्रणाली का प्रदर्शन नहीं था।
फ़ोन में उपयोगी सेंसर मौजूद हैं, लेकिन उन्हें नए काम में लगाने के लिए सहायक सामग्री, नमूना व्यवस्था, अंशांकन और सत्यापन की आवश्यकता होती है।
फ़ोन पर लार की बूँद या साँस से कई स्वास्थ्य संकेत प्राप्त करने की कल्पना भविष्य का शोध लक्ष्य है। इसे वर्तमान क्षमता, स्वीकृत निदान या निश्चित समय में उपलब्ध होने वाले उत्पाद के रूप में प्रस्तुत नहीं करना चाहिए।
IoT और स्वास्थ्य सेंसर कंपनियां
1. Koninklijke Philips N.V.
PHG मूल्य चार्ट
Philips एक प्रसिद्ध उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स ब्रांड है (शेवर्स, इलेक्ट्रिक टूथब्रश), जो स्वास्थ्य क्षेत्र में भी सक्रिय है। यह 2022 में यूरोप में MedTech पेटेंट फाइलिंग के लिए #1 था।
Philips स्वास्थ्य तकनीक में इमेजिंग, रोगी निगरानी, उपचार और संबंधित सेवाओं पर काम करता है। पुराने सेमीकंडक्टर कारोबार को वर्तमान Philips गतिविधि बताना सही नहीं; वह 2006 में अलग होकर NXP बना।
Philips के वियरेबल्स हृदय, श्वसन और गतिविधि मेट्रिक्स को कवर करते हैं। इसके सेंसर स्मार्टवॉच, हेल्थ मॉनिटर, मेडिकल पैच और एक्टिविटी ट्रैकर में एकीकृत किए जा सकते हैं।
वियरेबल्स के संबंध में, Philips साझेदारी समाधान को प्राथमिकता देता है, जिसके तहत वह साझेदारों को डिज़ाइन, प्रोटोटाइप, नियामक सहायता और उत्पाद विकास में सेवाएँ दे सकता है। किसी साझेदारी में संगति और अनुमोदन उत्पाद-विशिष्ट होते हैं, स्वतः सुनिश्चित नहीं।
कनेक्टेड सेंसर और क्लाउड आधारित डेटा प्रणालियाँ स्वास्थ्य विश्लेषण में उपयोगी हो सकती हैं। इनके लिए सुरक्षा, डेटा गुणवत्ता और उपयुक्त एकीकरण आवश्यक है।
स्रोत: Philips
Philips का स्वास्थ्य तकनीक और डेटा एकीकरण अनुभव ऐसे शोध में प्रासंगिक हो सकता है। लेकिन इस लेख में NIST की विधि के साथ उसकी साझेदारी या उसे उत्पाद में शामिल करने की पुष्टि नहीं है।
2. Garmin Ltd.
GRMN मूल्य चार्ट
Garmin आउटडोर इलेक्ट्रॉनिक्स में एक नेता है, जिसकी शुरुआती पेशकश GPS और नेविगेशन टूल्स (ऑटोमोबाइल, समुद्री, और विमान) थी, अब फिटनेस और स्वास्थ्य निगरानी में विस्तारित हुई है।
Garmin के 2022 के आँकड़ों में फ़िटनेस खंड का कुल राजस्व में लगभग 23% और खंडों के संयुक्त परिचालन लाभ में लगभग 10% योगदान था। लगभग 1.5 करोड़ उपकरणों की बिक्री पूरे समूह की थी, केवल फ़िटनेस खंड की नहीं। ये ऐतिहासिक आँकड़े हैं।
स्रोत: Garmin
Garmin शोधकर्ताओं के लिए एक पूर्ण स्वास्थ्य डेटा इकोसिस्टम प्रदान करता है, जो निम्नलिखित क्षेत्रों में मदद करता है: नींद, डिप्रेशन, कैंसर उपचार, महिला स्वास्थ्य, या यहाँ तक कि नींद या थकान से प्रभावित ड्राइविंग।
Garmin के व्यवसाय में फ़िटनेस, आउटडोर, विमानन, समुद्री और ऑटोमोटिव खंड शामिल हैं। फ़िटनेस और आउटडोर का योगदान बड़ा है, लेकिन भविष्य में किसी खंड का प्रमुख आय स्रोत बनना सुनिश्चित नहीं है।
भविष्य में Garmin जैसे निर्माता अतिरिक्त स्वास्थ्य संकेतों में रुचि ले सकते हैं। इससे यह साबित नहीं होता कि उसके वर्तमान उपकरण हाइड्रोजेल से ग्लूकोज़ मापते हैं।
संभावित विकास के दो रास्ते हो सकते हैं:
- उपयुक्त मैग्नेटोमीटर वाले उपकरण में अतिरिक्त हाइड्रोजेल और नमूना व्यवस्था जोड़ना, अलग तकनीकी तथा नैदानिक सत्यापन के साथ।
- सत्यापित बाहरी मापन से प्राप्त डेटा को फ़ोन या पहनने योग्य उपकरण की प्रणाली में दिखाना।
Garmin के आउटडोर और फ़िटनेस उत्पाद उसकी व्यावसायिक पहचान का हिस्सा हैं। ऐतिहासिक बाजार रिपोर्ट में प्रीमियम स्मार्टवॉच खंड में उसकी स्थिति मजबूत बताई गई थी, विशेषकर 500 डॉलर से अधिक मूल्य वाले खंड में, जहाँ उसकी तुलना Apple (AAPL ) से की गई थी। यह समय और उत्पाद श्रेणी पर निर्भर दावा है; इसे वर्तमान सभी उपकरणों की बाजार हिस्सेदारी या चिकित्सा क्षमता का प्रमाण नहीं मानना चाहिए।
