ग्लूकोमीटर की आवश्यकता है? आपका फ़ोन जल्द ही समाधान बन सकता है

फ़ोन कंपास से ग्लूकोमीटर तक

Monitoring health metrics like glucose levels is often required in many health conditions. This usually requires either lab tests or expensive dedicated medical devices.

यह बदलाव संभव हो सकता है क्योंकि अब सर्वव्यापी स्मार्टफ़ोन के हिस्सों को पुनः उपयोग करने की संभावना है, जैसा कि बॉल्डर, यूएसए के नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं द्वारा प्रकाशित एक वैज्ञानिक पत्र में बताया गया है, जिसका शीर्षक है “स्मार्टफ़ोन कंपास का उपयोग करके तरल विश्लेषकों की मात्रात्मक, उच्च-संवेदनशील माप।”

उन्होंने स्मार्टफ़ोन में निर्मित मैग्नेटिक कंपास को एक मेडिकल डिवाइस में बदलने का तरीका खोजा, जो ग्लूकोज़ या pH को माप सकता है।

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

ग्लूकोज़ और pH दोनों ही विभिन्न रोगों, विशेषकर मधुमेह, में महत्वपूर्ण माप हैं। इस विधि ने अत्यधिक संवेदनशीलता हासिल की, जहाँ परिवर्तन को कुछ मिलियनवें भाग (मोल) तक का पता लगाया जा सकता है, जो उचित निदान के लिए आवश्यक सटीकता से बहुत नीचे 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

फ़ोन ग्लूकोमीटर के मुख्य लाभ

In itself, this measuring method does not provide a more technically accurate measurement of glucose or pH. But it brings a few key advantages:

• लागत: स्मार्टफ़ोन पहले से उपलब्ध होने के कारण, एक कस्टम समर्पित मेडिकल डिवाइस की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।
  • इसके अलावा, इस प्रयोग में उपयोग किए गए हाइड्रोजेल सस्ते और बड़े पैमाने पर निर्मित करने में आसान हैं। इससे ग्लूकोज़ मापने वाले “कार्ट्रिज” की लागत कम रहेगी। शोधकर्ताओं ने हाइड्रोजेल एक्ट्यूएटर की लागत ग्लूकोज़ माप के लिए $0.16 और pH के लिए $0.03 अनुमानित की।
• यह किसी अतिरिक्त पावर स्रोत की आवश्यकता नहीं रखता, जिससे यह घर, कार्यालय आदि किसी भी स्थिति में आदर्श माप उपकरण बन जाता है।
• स्मार्टफ़ोन में पहले से ही कनेक्टिविटी मौजूद है, इसलिए वे मेडिकल डेटा को सीधे डॉक्टरों या हेल्थ ऐप्स को भेज सकते हैं, जिससे अतिरिक्त लागत के बिना डिजिटल हेल्थ सिस्टम में डेटा प्रवाहित हो जाता है।
• विधि की अत्यधिक संवेदनशीलता बहुत छोटे नमूने के उपयोग की अनुमति देती है, जिससे माप कम आक्रामक बन जाता है।

समग्र रूप से, यह लाखों रोगियों के दैनिक जीवन में क्रांतिकारी बदलाव ला सकता है, साथ ही प्रमुख स्वास्थ्य मापदंडों की निगरानी और डिजिटल डेटा की गुणवत्ता को सुधार सकता है।

स्रोत: Unsplash

आगे क्या?

नियमन

This innovation must be converted into an easy-to-use glucometer measurement method, which will need to be tested by medical professionals and validated by health safety agencies like the FDA.

जबकि यह अधिकतर नियामक प्रश्न हो सकता है न कि तकनीकी, यह संभवतः समय और धन की मांग करेगा।

एक समर्पित सॉफ़्टवेयर और संबंधित एर्गोनोमिक ऐप, जो चुंबकीय माप को ग्लूकोज़ माप में बदल सके, को भी विकसित करना होगा और डॉक्टरों तथा नियामक एजेंसियों द्वारा समान रूप से मान्य किया जाना चाहिए।

स्रोत: Unsplash

Finally, any sharing of the medical data will need to be done in a manner guaranteeing a safe and confidential storage of these data. Any integration with other health monitoring apps or communication with healthcare professionals will face the same requirements.

और अधिक स्वास्थ्य माप

Glucose and pH were used in this study as a proof-of-concept by the researchers, but many other biological metrics could be measured the same way.

उदाहरण के लिए, अत्यधिक उच्च संवेदनशीलता का मतलब है कि ग्लूकोज़ को लार में भी मापा जा सकता है, जहाँ इसका सांद्रण रक्त की तुलना में बहुत कम होता है। स्मार्टफ़ोन की उपयोग में आसानी के साथ, यह माप वर्तमान किसी भी ग्लूकोमीटर की तुलना में बहुत कम आक्रामक होगा।

The method could also be used for other molecules.

उदाहरण के लिए, हिस्टामिन आमतौर पर जटिल प्रयोगशाला विश्लेषण द्वारा मापा जाता है और 24‑घंटे की मूत्र संग्रह की आवश्यकता होती है, लेकिन इस नई विधि से इसे घर पर ही मापा जा सकता है।

This could also be used with a dedicated hydrogel formula incorporating analyte binding groups. This could make the hydrogel react to relevant targets such as sodium, potassium, lactate, and enzymes.

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सुधारित हाइड्रोजेल डिटेक्टर डिज़ाइन

The bi-layer uniform hydrogel slabs proposed in this study are only one of the options for designing a hydrogel measuring tool.

The researchers propose alternatives like “a buckling motion with a hydrogel pinned at two ends, instead of only at one, may enhance stability”.

एक टॉर्सनिंग हाइड्रोजेल मोशन फ़ील्ड की दिशा को नकारात्मक से सकारात्मक में बदलने की अनुमति दे सकता है, जिससे कुल संभावित सिग्नल परिवर्तन दोगुना हो जाता है और यदि प्रत्येक 180° टॉर्क के बीच फ़ील्ड दिशा के स्विच की संख्या को ट्रैक किया जाए तो डायनामिक रेंज बढ़ती है।

Ensuring that the system detects interference and contaminants that could throw off the measurement will also be important.

Ensuring that the hydrogel has a long shelf life will also be a must for eventual commercial success.

फ़ोन को रासायनिक विश्लेषण उपकरणों में बदलना

Another application of this discovery is going beyond measuring biological parameters. The measurement of pH for example is useful in a blood sample, but be equally useful to measure the pH of water or soil.

यह प्रणाली फ़ील्ड pH परीक्षण स्ट्रिप्स का एक शक्तिशाली विकल्प बन सकती है, जबकि हजार डॉलर की बेंच‑टॉप मीटर की सटीकता को एक अंश लागत पर प्रदान करती है।

Hydrogel could also be designed to respond to other chemical and physical stimuli such as light, ionic strength, and temperature.

संभावित अनुप्रयोग घर-आधारित रासायनिक प्रदूषक स्तरों की टप पानी में मात्रा निर्धारण, नारंगी जूस, दूध, कॉफ़ी, वाइन या सूप जैसे अपारदर्शी तरल पदार्थों के खाद्य परीक्षण, और पर्यावरणीय विश्लेषण जैसे दूरस्थ स्थानों पर धुंधले झील या धारा के पानी का विश्लेषण शामिल हैं।

स्मार्टफ़ोन-आधारित डीएनए रीडिंग?

Further down the road, we can even envision hydrogel utilizing advanced targeting techniques, such as molecularly imprinted polymers and complementary nucleic acid sequences. This would give the hydrogel the ability to react to specific proteins and DNA sequences.

So smartphones could then become able to detect pathogens in air or water, replacing expensive and waste-producing tests like the Covid tests used during the pandemic.

निरंतर निगरानी

This study illustrates how smartphones and overall IoT (Internet of Things) will likely revolutionize how we handle medical and chemical measurements in the future.

हम हमेशा अपनी जेब में एक जटिल इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस लेकर चलते हैं, जिसमें पहले से ही अत्यधिक संवेदनशील विश्लेषणात्मक उपकरण होते हैं, जिन्हें नई अनुप्रयोगों के लिए पुनः उपयोग किया जा सकता है।

Glucose measurement is likely going to be one of the first ones, but we can easily imagine a future where we could just put a drop of saliva or breathe on our smartphone, and it would give us biochemical data, pathogens detection, pollution warning, etc.

IoT और स्वास्थ्य सेंसर कंपनियां

1. Koninklijke Philips N.V.

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।

यह कनेक्टेड मेडिकल प्रोडक्ट्स में सक्रिय है, वियरेबल्स से लेकर इमेजिंग, रेस्पिरेटर्स, या मेडिकल रोबोट्स तक। कंपनी सेमीकंडक्टर्स (जिसमें मैग्लेव तकनीक शामिल है) और हाई‑टेक/रोबोटिक्स/ऑटोमेशन में भी सक्रिय है।

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, जहाँ वह तीसरे पक्ष के “उनके” कनेक्टेड IoT (इंटरनेट ऑफ थिंग्स) मेडिकल डिवाइस विकसित करता है जो Philips के बाकी समाधान के साथ पूरी तरह संगत होते हैं। इस संदर्भ में, वह अपने ग्राहकों को प्रोटोटाइपिंग, नियामक परामर्श, एंड‑टू‑एंड प्रोडक्ट डेवलपमेंट, और औद्योगिक‑स्तर उत्पादन प्रदान करता है।

कंपनी एक पूरी तरह एकीकृत डिजिटल हेल्थकेयर इकोसिस्टम बनाना चाहती है, जहाँ सेंसर डिवाइस से मेल खाते हों, और फिर कई कनेक्टिविटी समाधान का उपयोग करके Philips HealthSuite क्लाउड समाधान में एकीकृत हो, जिससे गहन डेटा एनालिटिक्स संभव हो।

स्रोत: Philips

Because Philips has a history of being able to establish wide-ranging partnerships in health measurement and integrate the data into healthcare SaaS, it could be in a prime position for integrating smartphone-based glucose and pH data as well.

2. Garmin Ltd.

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।

फिटनेस कंपनी की आय का 23% और ऑपरेटिंग इनकम का 10% बनाता है, मुख्यतः स्मार्टवॉच के कारण। 2022 में उसने 15 मिलियन डिवाइस शिप किए।

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 में सुस्ती से ड्राइविंग।

Garmin शायद कोई टेक दिग्गज नहीं है, लेकिन यह आउटडोर और फिटनेस लक्ष्य पर अत्यधिक केंद्रित है, जिससे नेविगेशन के अलावा उसकी आय का आधा हिस्सा इस क्षेत्र से आता है। यह सेक्टर कंपनी के मुख्य विकास क्षेत्र भी है, और भविष्य में मुख्य राजस्व स्रोत बनने की संभावना है।

संभव है कि स्वास्थ्य‑सचेत Garmin उपयोगकर्ता हाइड्रोजेल‑आधारित मापों के कारण अधिक स्वास्थ्य पैरामीटर की निगरानी में रुचि ले सकें।

This can be turned into an opportunity by companies like Garmin, in 2 different ways:

• अपने डिवाइस में पहले से मौजूद कंपास या मैग्नेटोमीटर को उपयोग करके हाइड्रोजेल‑आधारित मापों को एकीकृत करना।
• अपने डिवाइस को स्मार्टफ़ोन से जोड़कर दोनों के स्वास्थ्य डेटा को एकीकृत रूप में प्रदर्शित करना।

The reputation of Garmin for sturdy, high-quality, and useful outdoor products converts well into the fitness and health segment. Interestingly, it leads in the premium segment, with the greatest market share in the >$500 price range, beating Apple here, despite Apple usually dominating the high-price segment of smartphones, computers, and tablets.