Heeft u een glucosemeter nodig? Uw telefoon kan binnenkort de oplossing zijn

Van telefoonkompas tot glucosemeter

Het monitoren van gezondheidsgegevens zoals glucosewaarden is vaak vereist bij veel gezondheidsproblemen. Hiervoor zijn meestal laboratoriumtests of dure speciale medische hulpmiddelen nodig.

Dit zou kunnen veranderen dankzij het herbestemmen van delen van de nu alomtegenwoordige smartphone, volgens een wetenschappelijk artikel gepubliceerd door onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology in Boulder, VS, getiteld “Kwantitatieve, hooggevoelige meting van vloeibare analyten met behulp van een smartphonekompas."

Ze ontdekten een manier om de ingebouwde smartphone met magnetisch kompas te herbestemmen tot een medisch apparaat dat glucose of pH kan meten.

Deze innovatieve aanpassing van een smartphone is gebaseerd op hydrogel, een poreus materiaal dat opzwelt als het in water wordt ondergedompeld. De onderzoekers Mark Ferris en Gary Zabow creëerden een op maat ontworpen hydrogel met kleine magnetische deeltjes erin ingebed.

Deze hydrogel is zo ontworpen dat hij zou reageren op veranderingen in de glucoseconcentratie of pH (zuurgraad) door te krimpen of te vergroten. Dit werd gedaan door twee lagen hydrogel te maken, die elk in een ander tempo van grootte veranderden als reactie op de pH of glucose.

Door deze verandering van grootte worden de magnetische deeltjes dichter of verder verwijderd van het telefoonkompas, wat gemakkelijk met de telefoon kan worden gemeten.

Bron: NIST

Zowel glucose als pH zijn belangrijke maatstaven bij een breed scala aan ziekten, waaronder diabetes. De methode bereikte een indrukwekkende gevoeligheid, met de detectie van veranderingen zo laag als een paar miljoensten van een mol (de wetenschappelijke eenheid voor een bepaald aantal atomen of moleculen in een stof), veel lager dan de precisie die vereist is voor een goede diagnose.

De hydrogel kan via een eenvoudige plastic clip-on in contact worden gebracht met de smartphone en de variatie in het magnetische veld kan worden gemeten via een eenvoudige app. En de plastic clip zou dat zelfs kunnen zijn 3D afgedrukt.

Bron: NATUUR

Belangrijkste voordelen van telefoonglucometers

Op zichzelf levert deze meetmethode geen technisch nauwkeurigere meting van glucose of pH op. Maar het brengt een paar belangrijke voordelen met zich mee:

• Kosten: Nu er al smartphones beschikbaar zijn, is er geen behoefte meer aan een op maat gemaakt medisch apparaat.
  • Bovendien zijn hydrogels zoals hier gebruikt goedkoop en gemakkelijk op grote schaal te vervaardigen. Hierdoor zouden de kosten van de “cartridge” voor het meten van glucose laag moeten blijven. De onderzoeker schatte de kosten van de hydrogelactuatoren voor glucosemeting op $0.16 en voor pH op $0.03.
• Er is ook geen andere stroombron nodig, waardoor het een ideaal meetinstrument is in elke situatie, van huis tot kantoor, enz.
• Omdat smartphones al zijn uitgerust met connectiviteit, kunnen ze medische gegevens rechtstreeks doorgeven aan artsen of een gezondheidsapp, waardoor ze zonder extra kosten rechtstreekse gegevens aan digitale gezondheidszorgsystemen kunnen doorgeven.
• Door de extreme gevoeligheid van de methode kan een zeer klein monster worden gebruikt, waardoor de meetmethode minder invasief is.

Alles bij elkaar zou dit het dagelijks leven van miljoenen patiënten radicaal kunnen veranderen, terwijl de monitoring en digitale gegevenskwaliteit over belangrijke gezondheidsstatistieken zouden verbeteren.

Bron: Unsplash

En Verder?

Regulatie

Deze innovatie moet worden omgezet in een eenvoudig te gebruiken glucometer-meetmethode, die moet worden getest door medische professionals en gevalideerd door gezondheidsveiligheidsinstanties zoals de FDA.

Hoewel dit misschien meer een kwestie van regelgeving dan een technische kwestie is, zal het waarschijnlijk tijd en geld vergen.

Een speciale software en bijbehorende ergonomische app die de magnetische meting in glucosemeting kan omzetten, zal ook moeten worden ontwikkeld en gevalideerd door artsen en regelgevende instanties.

Bron: Unsplash

Ten slotte zal het delen van de medische gegevens moeten gebeuren op een manier die een veilige en vertrouwelijke opslag van deze gegevens garandeert. Elke integratie met andere apps voor gezondheidsmonitoring of communicatie met beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg zal aan dezelfde eisen voldoen.

Meer gezondheidsmetingen

Glucose en pH werden in dit onderzoek door de onderzoekers gebruikt als proof-of-concept, maar veel andere biologische meetgegevens zouden op dezelfde manier kunnen worden gemeten.

Door de extreem hoge gevoeligheid kan glucose bijvoorbeeld ook worden gemeten in speeksel, dat veel minder geconcentreerd is dan in bloed. Gecombineerd met het gebruiksgemak van een smartphone zou dit de meting veel minder ingrijpend maken dan welke huidige glucometer dan ook.

De methode zou ook voor andere moleculen kunnen worden gebruikt.

Histamines worden bijvoorbeeld meestal gemeten door middel van geavanceerde laboratoriumanalyses en vereisen een 24-uurs urineverzameling, maar kunnen via zijn nieuwe methode ook thuis worden gemeten.

Dit zou ook kunnen worden gebruikt met een speciale hydrogelformule waarin analytbindende groepen zijn opgenomen. Hierdoor zou de hydrogel kunnen reageren op relevante doelen zoals natrium, kalium, lactaat en enzymen.

Bron: Unsplash

Verbeterd ontwerp van de hydrogeldetector

De in deze studie voorgestelde dubbellaagse uniforme hydrogelplaten zijn slechts een van de opties voor het ontwerpen van een hydrogelmeetinstrument.

De onderzoekers stellen alternatieven voor, zoals “een knikbeweging waarbij een hydrogel aan twee uiteinden is vastgemaakt, in plaats van slechts aan één, kan de stabiliteit verbeteren”.

Een draaiende hydrogelbeweging kan ervoor zorgen dat de veldrichting van negatief naar positief verandert, waardoor de totale mogelijke signaalverandering wordt verdubbeld en het dynamische bereik wordt vergroot als het aantal keren dat de veldrichting schakelt tussen elke draaiing van 180° van de hydrogelactuator wordt gevolgd.

Het is ook belangrijk om ervoor te zorgen dat het systeem interferentie en verontreinigingen detecteert die de meting kunnen verstoren.

Ervoor zorgen dat de hydrogel een lange houdbaarheid heeft, zal ook een must zijn voor uiteindelijk commercieel succes.

Telefoons veranderen in hulpmiddelen voor chemische analyse

Een andere toepassing van deze ontdekking gaat verder dan het meten van biologische parameters. Het meten van de pH is bijvoorbeeld nuttig bij een bloedmonster, maar kan evengoed nuttig zijn om de pH van water of grond te meten.

Dit zou dit systeem een ​​krachtig alternatief kunnen maken voor pH-teststrips die worden gebruikt voor pH-testen in het veld, terwijl het de meetprecisie biedt van een tafelmeter van duizend dollar tegen een fractie van de kosten.

Hydrogel zou ook kunnen worden ontworpen om te reageren op andere chemische en fysieke stimuli zoals licht, ionsterkte en temperatuur.

Er zijn potentiële toepassingen voorzien voor de kwantificering thuis van de niveaus van chemische verontreinigingen in leidingwater, voor het testen van andere ondoorzichtige vloeistoffen zoals sinaasappelsap, melk, koffie, wijn of soepen, en voor omgevingsanalyse, zoals voor het analyseren van mogelijk troebele meren. of water laten stromen op afgelegen locaties.

DNA-lezen op smartphone?

Verderop kunnen we ons zelfs hydrogel voorstellen met behulp van geavanceerde targetingtechnieken, zoals moleculair ingeprinte polymeren en complementaire nucleïnezuursequenties. Dit zou de hydrogel het vermogen geven om te reageren op specifieke eiwitten en DNA-sequenties.

Smartphones zouden dan ziekteverwekkers in de lucht of het water kunnen detecteren, ter vervanging van dure en afvalproducerende tests, zoals de Covid-tests die tijdens de pandemie werden gebruikt.

Continue monitoring

Deze studie illustreert hoe smartphones en het IoT (Internet of Things) in de toekomst waarschijnlijk een revolutie teweeg zullen brengen in de manier waarop we omgaan met medische en chemische metingen.

We hebben altijd een complex elektronisch apparaat in onze broekzak met reeds ingebouwde uiterst gevoelige analytische hulpmiddelen, dat opnieuw kan worden gebruikt voor nieuwe toepassingen.

Glucosemeting zal waarschijnlijk een van de eerste zijn, maar we kunnen ons gemakkelijk een toekomst voorstellen waarin we gewoon een druppel speeksel kunnen doen of ademen op onze smartphone, en het zou ons biochemische gegevens opleveren, detectie van ziekteverwekkers, waarschuwingen voor vervuiling, enz. .

IoT- en gezondheidssensorbedrijven

1. Koninklijke Philips NV

Philips is een bekend consumentenmerk voor kleine elektronica (scheerapparaten, elektrische tandenborstels), eveneens actief in de gezondheidszorg. Het was de nummer 1 voor MedTech-patentaanvragen in Europa voor 2022.

Het is actief in verbonden medische producten, van wearables tot beeldvorming, ademhalingstoestellen en medische robots. Daarnaast is het bedrijf actief in halfgeleiders (waaronder maglevtechnologie) en hightech/robotica/automatisering.

Het wearables-aanbod van Philips omvat hart-, ademhalings- en activiteitsstatistieken. De sensoren kunnen worden geïntegreerd in smartwatches, gezondheidsmonitors, medische patches en activiteitstrackers.

Wat wearables betreft, Philips is voorstander van een partnerschapsoplossing, waar het voor derden “hun” verbonden IoT (Internet of Things) medische apparaten ontwikkelt die volledig compatibel zijn met de rest van Philips' oplossingen. In die context biedt het zijn klanten prototyping, advies op het gebied van regelgeving, end-to-end productontwikkeling en productie op industriële schaal.

Het bedrijf wil een volledig geïntegreerde digitale zorgomgeving creëren, waar sensoren apparaten matchen, en vervolgens meerdere connectiviteitsoplossingen gebruiken om te integreren in de Philips HealthSuite Cloud-oplossing en diepgaande data-analyse mogelijk te maken.

Bron: Philips

Omdat Philips een geschiedenis heeft van het opzetten van brede partnerschappen op het gebied van gezondheidsmetingen en het integreren van de gegevens in SaaS voor de gezondheidszorg, zou het bedrijf in een uitstekende positie kunnen verkeren voor het integreren van smartphone-gebaseerde glucose- en pH-gegevens.

2. Garmin Ltd.

Garmin is toonaangevend op het gebied van elektronica voor buitengebruik, met een aanvankelijk aanbod van GPS- en navigatiehulpmiddelen (auto's, boten en vliegtuigen), nu uitgebreid naar fitness- en gezondheidsmonitoring.

Fitness vertegenwoordigt 23% van de omzet van het bedrijf en 10% van het bedrijfsresultaat, grotendeels gedreven door smartwatches. In 15 zijn er 2022 miljoen apparaten verscheept.

Bron: Garmin

Garmin aanbiedingen een volledig ecosysteem van gezondheidsgegevens voor onderzoekers, het helpen van gebieden zoals onderzoek over slaap, Depressie, behandelingen tegen kanker, gezondheid van vrouwen, of zelfs slaperig rijden.

Garmin is misschien geen technologiegigant, maar het is wel zeer gefocust op outdoor- en fitnessdoeleinden en verdient de helft van zijn inkomsten naast navigatie. Deze sector is ook het belangrijkste groeigebied voor het bedrijf, waarbij het segment in de toekomst waarschijnlijk de belangrijkste inkomstenbron zal worden.

Het is waarschijnlijk dat gezondheidsbewuste Garmin-gebruikers geïnteresseerd zullen zijn in het monitoren van meer gezondheidsparameters dankzij op hydrogel gebaseerde metingen.

Dit kan door bedrijven als Garmin op 2 verschillende manieren in een kans worden omgezet:

• Gebruik een reeds bestaand kompas of integreer een magnetometer in hun apparaat, zodat de op hydrogel gebaseerde metingen in hun apparaten kunnen worden geïntegreerd.
• Verbind hun apparaten met de smartphone om een ​​geïntegreerde manier te bieden om de gezondheidsgegevens van zowel smartphones als Garmin-apparaten te visualiseren.

De reputatie van Garmin voor stevige, hoogwaardige en nuttige outdoorproducten komt goed tot uiting in het fitness- en gezondheidssegment. Interessant genoeg, het is toonaangevend in het premiumsegment, met het grootste marktaandeel in de prijsklasse >$500, en verslaat Apple hier, ondanks dat Apple doorgaans het duurdere segment van smartphones, computers en tablets domineert.