Trenger du et glukometer? Din telefon kan snart være løsningen

Fra telefonkompass til glukometer

Overvåking av helsemålinger som glukosenivåer er ofte nødvendig i mange helsetilstander. Dette krever vanligvis enten laboratorietester eller dyrt dedikert medisinsk utstyr.

Dette kan endre seg takket være gjenbruk av deler av den nå allestedsnærværende smarttelefonen, ifølge en vitenskapelig artikkel publisert av forskere ved National Institute of Standards and Technology i Boulder, USA, med tittelen "Kvantitativ, høysensitiv måling av flytende analytter ved hjelp av et smarttelefonkompass."

De oppdaget en måte å gjenbruke den innebygde smarttelefonen med magnetkompass til en medisinsk enhet som kan måle glukose eller pH.

Denne innovative tilpasningen av en smarttelefon er avhengig av hydrogel, et porøst materiale som sveller når det senkes i vann. Forskerne Mark Ferris & Gary Zabow laget en spesialdesignet hydrogel med små magnetiske partikler innebygd i den.

Denne hydrogelen ble konstruert slik at den ville reagere på endringer i glukosekonsentrasjon eller pH (surhet) ved å krympe eller forstørre. Det ble gjort ved å lage 2 lag med hydrogel, som hver endret seg i størrelse med en annen hastighet som svar på pH eller glukose.

Denne endringen av størrelse flytter de magnetiske partiklene nærmere eller lenger fra telefonkompasset, som enkelt kan måles av telefonen.

kilde: NIST

Både glukose og pH er viktige målinger i en lang rekke sykdommer, inkludert diabetes. Metoden oppnådde en imponerende følsomhet, med påvisning av endringer så lave som noen få milliondeler av en føflekk (den vitenskapelige enheten for et visst antall atomer eller molekyler i et stoff), mye under presisjonen som kreves for en riktig diagnostikk.

Hydrogelen kan settes i kontakt med smarttelefonen gjennom en enkel plastclip-on, og magnetfeltvariasjonen kan måles gjennom en enkel app. Og plastklemmen kan til og med være det 3D-trykt.

kilde: Natur

Viktige fordeler med telefonglukometre

I seg selv gir ikke denne målemetoden en mer teknisk nøyaktig måling av glukose eller pH. Men det gir noen viktige fordeler:

• Kostnader: Med smarttelefoner som allerede er tilgjengelige, fjernes behovet for en tilpasset dedikert medisinsk enhet.
  • I tillegg er hydrogeler som den som brukes her rimelige og enkle å fremstille i stor skala. Dette bør holde kostnaden for "patronen" for måling av glukose lav. Forskeren estimerte kostnadene for hydrogelaktuatorene for glukosemåling til $0.16 og for pH til $0.03.
• Den krever heller ikke en annen strømkilde, noe som gjør den til et ideelt måleverktøy i enhver situasjon, fra hjem til kontor, etc.
• Siden smarttelefoner allerede er utstyrt med tilkobling, kan de kommunisere medisinske data direkte til leger eller en helseapp, og gi direkte data inn i digitale helsesystemer uten ekstra kostnader.
• Metodens ekstreme følsomhet kan gjøre det mulig å bruke en svært liten prøve, noe som gjør målemetoden mindre invasiv.

Til sammen kan dette radikalt endre hverdagen til millioner av pasienter, samtidig som overvåkingen og den digitale datakvaliteten om viktige helsemålinger forbedres.

kilde: Unsplash

Hva blir det neste?

Regulering

Denne innovasjonen må konverteres til en brukervennlig glukometermålemetode, som må testes av medisinske fagfolk og valideres av helsesikkerhetsbyråer som FDA.

Selv om dette kan være mer et regulatorisk spørsmål enn et teknisk, vil det sannsynligvis kreve tid og penger.

En dedikert programvare og tilsvarende ergonomisk app som kan konvertere magnetiske målinger til glukosemålinger, må også utvikles og valideres av leger og reguleringsorganer.

kilde: Unsplash

Til slutt vil enhver deling av medisinske data måtte gjøres på en måte som garanterer en sikker og konfidensiell lagring av disse dataene. Enhver integrasjon med andre helseovervåkingsapper eller kommunikasjon med helsepersonell vil møte de samme kravene.

Flere helsemålinger

Glukose og pH ble brukt i denne studien som et proof-of-concept av forskerne, men mange andre biologiske beregninger kunne måles på samme måte.

For eksempel betyr den ekstremt høye følsomheten at glukose også kan måles i spytt, som er mye mindre konsentrert enn i blod. Kombinert med brukervennligheten til en smarttelefon, vil dette gjøre målingen mye mindre invasiv enn noe gjeldende glukometer.

Metoden kan også brukes for andre molekyler.

For eksempel måles histaminer vanligvis ved sofistikert laboratorieanalyse og krever en 24-timers urinsamling, men kan måles hjemme gjennom hans nye metode.

Dette kan også brukes med en dedikert hydrogelformel som inneholder analyttbindende grupper. Dette kan få hydrogelen til å reagere på relevante mål som natrium, kalium, laktat og enzymer.

kilde: Unsplash

Forbedret design av hydrogeldetektor

De tolags uniforme hydrogelplatene som er foreslått i denne studien er bare ett av alternativene for å designe et hydrogelmåleverktøy.

Forskerne foreslår alternativer som "en knekkbevegelse med en hydrogel festet i to ender, i stedet for bare i den ene, kan forbedre stabiliteten".

En vridende hydrogelbevegelse kan tillate feltretningen å bytte fra negativ til positiv, doble den totale mulige signalendringen og øke det dynamiske området hvis antall ganger feltretningen bytter mellom hver 180° vridning av hydrogelaktuatoren spores.

Det vil også være viktig å sikre at systemet oppdager interferens og forurensninger som kan kaste ut målingen.

Å sikre at hydrogelen har lang holdbarhet vil også være et must for eventuell kommersiell suksess.

Gjør telefoner til verktøy for kjemisk analyse

En annen anvendelse av denne oppdagelsen går utover å måle biologiske parametere. Målingen av pH er for eksempel nyttig i en blodprøve, men er like nyttig for å måle pH i vann eller jord.

Dette kan gjøre dette systemet til et kraftig alternativ til pH-teststrimler som brukes til felt-pH-testing, samtidig som det tilbyr målepresisjonen til en tusen-dollar benketoppmåler til en brøkdel av prisen.

Hydrogel kan også utformes for å reagere på andre kjemiske og fysiske stimuli som lys, ionestyrke og temperatur.

Potensielle bruksområder er tenkt for hjemmebasert kvantifisering av kjemiske forurensningsnivåer i springvann, for mattesting av andre ugjennomsiktige væsker som appelsinjuice, melk, kaffe, vin eller supper, og for miljøanalyser, for eksempel for å analysere en mulig grumsete innsjø. eller strømme vann på avsidesliggende steder.

Smarttelefonbasert DNA-lesing?

Lenger ned i veien kan vi til og med se for oss hydrogel som bruker avanserte målrettingsteknikker, som f.eks molekylært påtrykte polymerer og komplementære nukleinsyresekvenser. Dette vil gi hydrogelen evnen til å reagere på spesifikke proteiner og DNA-sekvenser.

Så smarttelefoner kan da bli i stand til å oppdage patogener i luft eller vann, og erstatte dyre og avfallsproduserende tester som Covid-testene som ble brukt under pandemien.

Kontinuerlig overvåking

Denne studien illustrerer hvordan smarttelefoner og generelt IoT (Internet of Things) sannsynligvis vil revolusjonere hvordan vi håndterer medisinske og kjemiske målinger i fremtiden.

Vi har til enhver tid i lommen en kompleks elektronisk enhet med allerede innebygde ekstremt sensitive analyseverktøy, som kan brukes på nytt for nye applikasjoner.

Glukosemåling kommer sannsynligvis til å være en av de første, men vi kan lett forestille oss en fremtid der vi bare kan legge en dråpe spytt eller puste på smarttelefonen vår, og det vil gi oss biokjemiske data, påvisning av patogener, forurensningsadvarsel osv. .

IoT- og helsesensorselskaper

1. Koninklijke Philips NV

Philips er et velkjent lite elektronisk forbrukermerke (barbermaskiner, elektriske tannbørster), like aktivt innen helsevesenet. Det var nummer 1 for MedTech-patentsøking i Europa for 2022.

Den er aktiv i tilkoblede medisinske produkter, fra wearables til bildebehandling, respiratorer eller medisinske roboter. Selskapet er også aktiv innen halvledere (inkludert maglev-teknologi) og høyteknologi/robotikk/automatisering.

Philips' tilbud av bærbare enheter dekker hjerte-, respirasjons- og aktivitetsmålinger. Sensorene kan integreres i smartklokker, helsemonitorer, medisinske plaster og aktivitetsmålere.

Når det gjelder wearables, Philips foretrekker en partnerskapsløsning, hvor de utvikler medisinske enheter for «deres» tilkoblede IoT (Internet of Things) som er fullt kompatible med resten av Philips' løsninger for tredjeparter. I den sammenhengen tilbyr de sine kunder prototyping, regulatorisk rådgivning, komplett produktutvikling og produksjon i industriell skala.

Selskapet ønsker å skape et fullt integrert digitalt helsemiljø, der sensorer matcher enheter, og deretter bruke flere tilkoblingsløsninger for å integreres i Philips HealthSuite Cloud-løsningen og tillate dyptgående dataanalyse.

Kilde: Philips

Fordi Philips har en historie med å være i stand til å etablere omfattende partnerskap innen helsemåling og integrere dataene i helsevesenet SaaS, kan det være i en førsteklasses posisjon for integrering av smarttelefonbaserte glukose- og pH-data også.

2. Garmin Ltd.

Garmin er ledende innen utendørs elektronikk, med et første tilbud av GPS og navigasjonsverktøy (bil, marine og fly), nå utvidet til trenings- og helseovervåking.

Fitness representerer 23 % av selskapets inntekter og 10 % av driftsinntektene, hovedsakelig drevet av smartklokker. Det ble levert 15 millioner enheter i 2022.

kilde: Garmin

Garmin tilbyr et komplett økosystem av helsedata for forskere, hjelpe felt som forskning om sove, depresjon, kreftbehandlinger, kvinners helse, eller døsig kjøring.

Garmin er kanskje ikke en teknologigigant, men den er barberhøvelfokusert på utendørs- og treningsmålet, og tjener halvparten av inntekten ved siden av navigering. Denne sektoren er også det viktigste vekstområdet for selskapet, med segmentet som mest sannsynlig vil bli den viktigste inntektskilden i fremtiden.

Det er sannsynlig at helsebevisste Garmin-brukere vil være interessert i å overvåke flere helseparametere takket være hydrogelbaserte målinger.

Dette kan gjøres om til en mulighet av selskaper som Garmin, på 2 forskjellige måter:

• Bruk et allerede eksisterende kompass eller integrer et magnetometer i enheten for å tillate at de hydrogelbaserte målingene kan integreres i enhetene deres.
• Koble enhetene deres til smarttelefonen for å gi en integrert måte å visualisere helsedata fra både smarttelefon og Garmin-enheter.

Garmins rykte for solide, høykvalitets og nyttige utendørsprodukter konverterer godt til trenings- og helsesegmentet. Interessant nok, den leder i premiumsegmentet, med den største markedsandelen i prisklassen >$500, og slo Apple her, til tross for at Apple vanligvis dominerer høyprissegmentet smarttelefoner, datamaskiner og nettbrett.