Butuh Glukometer? Ponsel Anda Mungkin Segera Menjadi Solusinya

Dari Kompas Ponsel ke Glukometer

Pemantauan metrik kesehatan seperti kadar glukosa sering diperlukan pada banyak kondisi kesehatan. Hal ini biasanya memerlukan tes laboratorium atau perangkat medis khusus yang mahal.

Hal ini mungkin berubah berkat pemanfaatan kembali bagian-bagian smartphone yang kini tersebar luas, menurut sebuah makalah ilmiah yang dipublikasikan oleh peneliti di National Institute of Standards and Technology di Boulder, USA, berjudul “Pengukuran kuantitatif, sensitivitas tinggi terhadap analit cair menggunakan kompas smartphone.”.

Mereka menemukan cara untuk memanfaatkan kembali kompas magnetik yang terpasang pada smartphone menjadi perangkat medis yang dapat mengukur glukosa atau pH.

Adaptasi inovatif smartphone ini bergantung pada hidrogel, sebuah material berpori yang mengembang saat direndam dalam air. Peneliti Mark Ferris & Gary Zabow menciptakan hidrogel desain khusus dengan partikel magnetik kecil yang tertanam di dalamnya.

Hidrogel ini dirancang sehingga akan bereaksi terhadap perubahan konsentrasi glukosa atau pH (keasaman) dengan menyusut atau membesar. Hal ini dicapai dengan membuat 2 lapisan hidrogel, masing‑masing berubah ukuran pada laju yang berbeda sebagai respons terhadap pH atau glukosa.

Perubahan ukuran ini menggerakkan partikel magnetik lebih dekat atau lebih jauh dari kompas ponsel, yang dapat diukur dengan mudah oleh ponsel.

Sumber: NIST

Baik glukosa maupun pH merupakan metrik penting dalam berbagai penyakit, termasuk diabetes. Metode ini mencapai sensitivitas yang mengesankan, dengan deteksi perubahan sekecil beberapa juta bagian per mol (satuan ilmiah untuk sejumlah atom atau molekul dalam suatu zat), jauh di bawah presisi yang diperlukan untuk diagnosis yang tepat.

Hidrogel dapat ditempatkan bersentuhan dengan smartphone melalui klip plastik sederhana, dan variasi medan magnet dapat diukur melalui aplikasi sederhana. Bahkan klip plastik tersebut dapat dicetak 3D.

Sumber: Nature

Keunggulan Utama Glukometer Berbasis Ponsel

Secara sendiri, metode pengukuran ini tidak memberikan pengukuran glukosa atau pH yang lebih akurat secara teknis. Namun ia menawarkan beberapa keunggulan utama:

• Biaya: Dengan smartphone yang sudah tersedia, kebutuhan akan perangkat medis khusus yang dibuat khusus menjadi tidak diperlukan.
  • Selain itu, hidrogel seperti yang digunakan di sini murah dan mudah diproduksi secara massal. Hal ini harus menjaga biaya “kartrid” untuk mengukur glukosa tetap rendah. Peneliti memperkirakan biaya aktuator hidrogel untuk pengukuran glukosa sebesar $0,16 dan untuk pH sebesar $0,03.
• Selain itu, tidak memerlukan sumber daya tambahan, menjadikannya alat pengukuran ideal dalam situasi apa pun, dari rumah hingga kantor, dll.
• Karena smartphone sudah dilengkapi dengan konektivitas, mereka dapat mengirim data medis langsung ke dokter atau aplikasi kesehatan, menyediakan data langsung ke sistem kesehatan digital tanpa biaya tambahan.
• Sensitivitas ekstrem dari metode ini memungkinkan penggunaan sampel yang sangat kecil, menjadikan metode pengukuran kurang invasif.

Secara keseluruhan, hal ini dapat mengubah secara radikal kehidupan sehari-hari jutaan pasien, sekaligus meningkatkan pemantauan dan kualitas data digital tentang metrik kesehatan utama.

Sumber: Unsplash

Apa Selanjutnya?

Regulasi

Inovasi ini harus diubah menjadi metode pengukuran glukometer yang mudah digunakan, yang perlu diuji oleh profesional medis dan divalidasi oleh badan keamanan kesehatan seperti FDA.

Meskipun ini mungkin lebih merupakan pertanyaan regulasi daripada teknis, hal ini kemungkinan akan memerlukan waktu dan biaya.

Perangkat lunak khusus dan aplikasi ergonomis yang dapat mengubah pengukuran magnetik menjadi pengukuran glukosa juga perlu dikembangkan dan divalidasi secara setara oleh dokter serta badan regulasi.

Sumber: Unsplash

Akhirnya, setiap berbagi data medis harus dilakukan dengan cara yang menjamin penyimpanan data yang aman dan rahasia. Integrasi dengan aplikasi pemantauan kesehatan lainnya atau komunikasi dengan profesional kesehatan akan menghadapi persyaratan yang sama.

Lebih Banyak Pengukuran Kesehatan

Glukosa dan pH digunakan dalam studi ini sebagai bukti konsep oleh para peneliti, namun banyak metrik biologis lainnya dapat diukur dengan cara yang sama.

Sebagai contoh, sensitivitas yang sangat tinggi berarti glukosa juga dapat diukur dalam air liur, yang jauh lebih sedikit konsentrasinya dibandingkan darah. Dipadukan dengan kemudahan penggunaan smartphone, ini akan membuat pengukuran jauh kurang invasif dibandingkan glukometer saat ini.

Metode ini juga dapat digunakan untuk molekul lain.

Sebagai contoh, histamin biasanya diukur dengan analisis laboratorium canggih dan memerlukan pengumpulan urin selama 24 jam, namun dapat diukur di rumah melalui metode baru ini.

Hal ini juga dapat digunakan dengan formula hidrogel khusus yang mengandung gugus pengikat analit. Ini dapat membuat hidrogel bereaksi terhadap target relevan seperti natrium, kalium, laktat, dan enzim.

Sumber: Unsplash

Desain Detektor Hidrogel yang Ditingkatkan

Lembaran hidrogel seragam berlapis ganda yang diusulkan dalam studi ini hanyalah salah satu opsi untuk merancang alat pengukuran berbasis hidrogel.

Para peneliti mengusulkan alternatif seperti “gerakan buckling dengan hidrogel dipasang pada dua ujung, bukan hanya satu, dapat meningkatkan stabilitas”.

Gerakan hidrogel berputar dapat memungkinkan arah medan beralih dari negatif ke positif, menggandakan total perubahan sinyal yang mungkin dan meningkatkan rentang dinamis jika jumlah kali arah medan beralih antara setiap putaran 180° aktuator hidrogel dilacak.

Memastikan sistem mendeteksi interferensi dan kontaminan yang dapat mengganggu pengukuran juga akan penting.

Memastikan hidrogel memiliki umur simpan yang panjang juga menjadi keharusan untuk keberhasilan komersial di masa depan.

Mengubah Ponsel Menjadi Alat Analisis Kimia

Aplikasi lain dari penemuan ini melampaui pengukuran parameter biologis. Pengukuran pH misalnya berguna pada sampel darah, namun juga dapat berguna untuk mengukur pH air atau tanah.

Hal ini dapat menjadikan sistem ini alternatif yang kuat untuk strip uji pH yang digunakan dalam pengujian lapangan, sambil menawarkan presisi pengukuran seperti meter laboratorium senilai seribu dolar dengan sebagian kecil biaya.

Hidrogel juga dapat dirancang untuk merespons rangsangan kimia dan fisik lainnya seperti cahaya, kekuatan ionik, dan suhu.

Aplikasi potensial dibayangkan untuk kuantifikasi tingkat kontaminan kimia dalam air keran di rumah, untuk pengujian makanan pada cairan keruh lainnya seperti jus jeruk, susu, kopi, anggur, atau sup, serta untuk analisis lingkungan, seperti menganalisis air danau atau sungai yang keruh di lokasi terpencil.

Pembacaan DNA Berbasis Smartphone?

Ke depannya, kita bahkan dapat membayangkan hidrogel menggunakan teknik penargetan canggih, seperti polimer yang diimprint secara molekuler dan urutan asam nukleat pelengkap. Ini akan memberi hidrogel kemampuan untuk bereaksi terhadap protein dan urutan DNA spesifik.

Sehingga smartphone kemudian dapat mendeteksi patogen di udara atau air, menggantikan tes yang mahal dan menghasilkan limbah seperti tes Covid yang digunakan selama pandemi.

Pemantauan Berkelanjutan

Studi ini menggambarkan bagaimana smartphone dan IoT (Internet of Things) secara keseluruhan kemungkinan akan merevolusi cara kita menangani pengukuran medis dan kimia di masa depan.

Kita selalu membawa di saku sebuah perangkat elektronik kompleks dengan alat analitik sangat sensitif yang sudah terpasang, yang dapat dipakai kembali untuk aplikasi baru.

Pengukuran glukosa kemungkinan akan menjadi salah satu yang pertama, namun kita dapat dengan mudah membayangkan masa depan di mana kita cukup meneteskan sedikit air liur atau menghembuskan napas pada smartphone, dan ia akan memberikan data biokimia, deteksi patogen, peringatan polusi, dll.

Perusahaan Sensor Kesehatan & IoT

1. Koninklijke Philips N.V.

Philips adalah merek konsumen elektronik kecil yang terkenal (pencukur, sikat gigi listrik), yang juga aktif di bidang kesehatan. Mereka menempati peringkat #1 untuk pengajuan paten MedTech di Eropa pada tahun 2022.

Perusahaan ini aktif dalam produk medis terhubung, mulai dari perangkat yang dapat dipakai hingga pencitraan, respirator, atau robot medis. Perusahaan juga aktif di bidang semikonduktor (termasuk teknologi maglev) dan teknologi tinggi/robotik/otomasi.

Wearable Philips mencakup metrik kardial, pernapasan, dan aktivitas. Sensornya dapat diintegrasikan ke dalam jam tangan pintar, monitor kesehatan, patch medis, dan pelacak aktivitas.

Mengenai wearable, Philips lebih menyukai solusi kemitraan, di mana mereka mengembangkan untuk pihak ketiga “perangkat IoT medis terhubung” mereka yang sepenuhnya kompatibel dengan solusi Philips lainnya. Dalam konteks ini, mereka menawarkan kliennya prototipe, konsultasi regulasi, pengembangan produk end‑to‑end, dan produksi skala industri.

Perusahaan ingin menciptakan lingkungan perawatan kesehatan digital yang terintegrasi sepenuhnya, di mana sensor cocok dengan perangkat, dan kemudian menggunakan berbagai solusi konektivitas untuk terintegrasi ke dalam solusi Philips HealthSuite Cloud serta memungkinkan analitik data mendalam.

Sumber: Philips

Karena Philips memiliki sejarah dalam menjalin kemitraan luas di bidang pengukuran kesehatan dan mengintegrasikan data ke dalam SaaS perawatan kesehatan, mereka berada pada posisi yang tepat untuk mengintegrasikan data glukosa dan pH berbasis smartphone juga.

2. Garmin Ltd.

Garmin adalah pemimpin dalam elektronik outdoor, dengan penawaran awal berupa GPS dan alat navigasi (mobil, laut, dan pesawat), kini diperluas ke pemantauan kebugaran dan kesehatan.

Segmen kebugaran menyumbang 23% dari pendapatan perusahaan dan 10% dari laba operasional, sebagian besar didorong oleh jam tangan pintar. Mereka mengirimkan 15 juta perangkat pada tahun 2022.

Sumber: Garmin

Garmin menawarkan ekosistem lengkap data kesehatan untuk peneliti, membantu bidang seperti penelitian tentang tidur, depresi, perawatan kanker, kesehatan wanita, atau bahkan mengemudi mengantuk.

Garmin mungkin bukan raksasa teknologi, tetapi sangat fokus pada target outdoor & kebugaran, menjadikan setengah pendapatannya selain navigasi. Sektor ini juga merupakan area pertumbuhan utama bagi perusahaan, dengan segmen ini paling mungkin menjadi sumber pendapatan utama di masa depan.

Kemungkinan pengguna Garmin yang peduli kesehatan akan tertarik memantau lebih banyak parameter kesehatan berkat pengukuran berbasis hidrogel.

Hal ini dapat dijadikan peluang oleh perusahaan seperti Garmin, dalam 2 cara berbeda:

• Gunakan kompas yang sudah ada atau integrasikan magnetometer ke dalam perangkat mereka untuk memungkinkan pengukuran berbasis hidrogel diintegrasikan ke dalam perangkat mereka.
• Hubungkan perangkat mereka ke smartphone untuk menyediakan cara terintegrasi menampilkan data kesehatan dari smartphone dan perangkat Garmin.

Reputasi Garmin untuk produk outdoor yang kuat, berkualitas tinggi, dan berguna beralih dengan baik ke segmen kebugaran dan kesehatan. Menariknya, mereka memimpin di segmen premium, dengan pangsa pasar terbesar di kisaran harga >$500, mengalahkan Apple (AAPL ) di sini, meskipun Apple biasanya mendominasi segmen harga tinggi smartphone, komputer, dan tablet.