Op sensoren gebaseerde oplossingen voor metingen van vitale functies

We zijn ver verwijderd van brandstof- en oliedrukmeters in voertuigen, en nu wordt elke functie geïnstrumenteerd en geregistreerd, zodat we fouten kunnen diagnosticeren nadat ze zich hebben voorgedaan en er zelfs op anticiperen, maar we zijn traag geweest om hetzelfde te doen voor ons lichaam.
(Bron:LMD)

Onze auto's zitten vol sensoren - we hebben een lange weg afgelegd van de brandstofmeter en oliedruk en nu is elke functie geïnstrumenteerd en geregistreerd, zodat we niet alleen fouten kunnen diagnosticeren nadat ze zijn opgetreden, maar er ook op kunnen anticiperen. Steeds vaker doen we hetzelfde met onze huizen, met smarthomes die zich aanpassen aan het weer en optimaal gebruik maken van hulpbronnen. Maar we zijn traag geweest om hetzelfde te doen voor ons lichaam.

De eerste generatie persoonlijke sensoren voor gezondheid waren weinig meer dan speelgoed. Ze maten wat gemakkelijk te voelen was, niet wat nuttig was om te weten. Mensen werken er hard aan om medisch significante markeringen te vinden in de gegevens die ze verzamelen, maar dat is de kar voor het paard spannen - gegevens verzamelen en vervolgens een gebruik vinden in plaats van te zeggen wat we nodig hebben en het vervolgens te meten. Er is ook een goede reden waarom de FDA en de Europese CE-markering zo'n hoge drempel stellen voor een medisch hulpmiddel. De geschiedenis zit vol met slangenolie en artsen zijn terecht sceptisch over een berg gegevens van een apparaat van onbekende herkomst.

Figuur 1:ECG-spoor van de auteur van Kardia. (Bron:door auteur van de mobiele Kardia-app van AliveCore)

De verandering kwam eerst met Alivecor (nu Kardia genoemd) die een ECG met één afleiding ontwikkelde die is gekoppeld aan een mobiele telefoon. Ik heb dit record op mijn Kardia gemaakt terwijl ik dit artikel schreef - en voordat alle cardiologen me bellen, weet ik dat ik een bundeltakblok heb verlaten. Ik ben ontspannen omdat ik het regelmatig kan controleren en kan bevestigen dat het niet is veranderd.

We beginnen nu andere echte medische apparaten te zien die gebruikmaken van sensoren en de capaciteit van onze telefoons om hun gegevens te analyseren. HealthyIO heeft een zeer elegant product dat de kleur van urinetestpeilstokken analyseert met behulp van de camera in een smartphone. De briljante truc is om een ​​referentiekleurenkaart te bieden waarmee de camera en verlichting elke keer kunnen worden gekalibreerd. Het resultaat is een goedgekeurd medisch apparaat dat overeenkomt met de nauwkeurigheid van een dure laboratorium-colorimeter, maar dat al in uw zak zit.

Figuur 2:HealthyIO smartphone-gebaseerd colorimetersysteem. (Bron:Healthy.IO)

De volgende generatie zullen sensoren van medische kwaliteit zijn die in de telefoon worden ingebouwd, gratis voor de gebruiker, zoals de camera of GPS. Mijn bedrijf heeft de V-Sensor ontwikkeld, die bloeddruk, temperatuur, bloedzuurstof, ademhalingsfrequentie en hartslag meet in een apparaat ter grootte van een pinda en een paar dollar kost. Bluetooth ingeschakeld en ontworpen om te werken met onze e-Checkup app, de V-Sensor is een klasse II (IIa in Europa) medisch apparaat. De V-Sensor is ontworpen om in een telefoon te worden ingebouwd wanneer de telefoon wordt gemaakt, maar vanwege de manier waarop deze wordt gekoppeld, wordt de telefoon zelf geen medisch apparaat.

Figuur 3:De LMD V-Sensor is ingebouwd in een smartphone en werkt samen met de LMD e-Checkup-app om metingen van vitale functies te leveren, zoals andere smartphonesensoren, zoals versnellingsmeters, locatie-apps ondersteunen. (Bron:LMD)

Het is niet alleen uniek klein en betaalbaar, maar heeft ook een nieuwe en gepatenteerde manier om absoluut te meten. bloeddruk. Hoge bloeddruk is een moordenaar; gemiddeld sterft er elke 4 seconden een persoon omdat zijn bloeddruk te hoog is. Het kan gemakkelijk worden behandeld als u weet dat u het heeft . Daarom is absolute meting zo belangrijk - veel apparaten proberen de verandering te schatten in uw bloeddruk door de manier waarop de pols langs de slagader gaat, maar ze moeten allemaal vaak worden gekalibreerd met een manchet. Als u een manchet heeft, heeft u al vastgesteld dat u een hoge bloeddruk heeft en het apparaat niet nodig heeft. Onze aanpak is anders, omdat we exact nabootsen wat de manchet al meer dan 100 jaar doet.

Net als een manchet meten we de druk die op de slagader wordt uitgeoefend die de druk in de slagader net in evenwicht houdt, met de draai die we meten op de vingertop en door u te vragen harder of zachter te drukken om de nodige druk te creëren. Deze aanpak vereist veel rekenkracht, zowel om met de gebruiker te communiceren om de gegevens te verzamelen als om de gegevens te analyseren om de juiste systolische en diastolische bloeddruk te vinden, maar een 2 GHz-processor in de telefoon kan dit leveren. Maar het is de moeite waard - de manchet heeft alle ongemak overleefd omdat hij nauwkeurig is en werkt, net als onze oplossing.

Zie ook:
• Sensor kan smartphone meet vitale functies
• Gespecialiseerde sensoren ondersteunen wearables in de gezondheidszorg

We hebben het apparaat ontworpen voor massaproductie, inclusief geautomatiseerde tests en karakterisering van de sensoren, en hebben de productiecapaciteit vastgesteld. Als medisch hulpmiddel moet dit het volledige proces doorlopen om een ​​CE-markering te krijgen en voor goedkeuring door FDA, NMPA in China en alle andere regelgevers en we bouwen hiervoor de informatiedossiers op.

Of het nu in een telefoon is of in een draagbaar of op zichzelf staand apparaat dat via Bluetooth met een telefoon of computer is verbonden, dit biedt de vijf fundamentele vitale functies voor iedereen. Maar het doet veel meer. Onze ASIC bevat een ECG met één afleiding, zoals de Kardia, die meet tussen de vingertop en de vingers van de andere hand. Uit onze gemeten gegevens kunnen we de stijfheid van de slagaders en de Cardiac Output vinden - de hoeveelheid bloed die op elke slag wordt gepompt. Door gebruik te maken van andere sensoren die al in de telefoon aanwezig zijn, zoals de versnellingsmeter, kunnen we de timing van de hartkleppen en de dynamiek van de hartbewegingen detecteren. Door de metingen in de loop van de tijd te volgen, verwachten we veel aandoeningen, van plotselinge hartstilstand tot COVID-19, te kunnen detecteren voordat ze kritiek worden.

Toekomstige versies van de V-Sensor zullen andere mogelijkheden hebben, waarvan sommige al gepatenteerd zijn voor ontwikkeling. En hoe graag we het ook zouden willen, we zijn niet de enige mensen op de markt. De race is er een om van elke telefoon en elke wearable een echt medisch apparaat te maken, goedgekeurd door de regelgevers en het meten van vitale functies die ten grondslag liggen aan diagnose en monitoring.