Wearable menargetkan COVID-19

COVID-19 terus mendominasi berita utama dan salah satu industri yang paling terpengaruh adalah olahraga profesional. Ketika bola basket kembali beraksi dalam isolasi pada bulan Juli, NBA dan WNBA menawarkan pemain pilihan untuk menggunakan Oura Ring untuk memantau kesehatan mereka. Cincin pintar, menurut pembuatnya, dapat memprediksi timbulnya gejala COVID-19 hingga tiga hari sebelumnya dengan akurasi 90%.

Platform perangkat lunak ring, yang dikembangkan oleh Rockefeller Neuroscience Institute West Virginia University, menggunakan model berbasis kecerdasan buatan untuk memperkirakan kapan seorang pemain mungkin mulai merasa sakit berdasarkan data fisiologis yang dikumpulkan oleh sensor yang tertanam di dalam ring dan disimpan di aplikasi smartphone. Secara khusus, cincin tersebut mengumpulkan data volume nadi darah yang digunakan untuk menentukan detak jantung, variabilitas detak jantung, dan laju pernapasan. Cincin juga mengumpulkan data suhu tubuh, data gerakan tangan, dan cap waktu. Data ini kemudian diunduh melalui aplikasi ponsel cerdas ke platform AI untuk dianalisis.

Untuk mengumpulkan informasi ini, selain sensor suhu tubuh dan akselerometer, Oura Ring menyertakan sensor photoplethysmography (PPG), sejenis sensor yang telah digunakan dalam perangkat medis dan perangkat yang dapat dikenakan di pergelangan tangan selama bertahun-tahun. Tergantung pada lokasi di tubuh, sensor PPG dirancang untuk ditempatkan (misalnya dahi, pergelangan tangan, daun telinga, dll.), sensor mencakup satu atau lebih LED merah/inframerah, LED hijau, atau terkadang keduanya, serta fotodetektor untuk mengukur intensitas panjang gelombang yang berlaku. Intensitas cahaya yang dideteksi oleh fotodioda kemudian digunakan untuk menentukan parameter fisiologis seperti detak jantung dan volume darah.

LED IR mampu menembus lebih dalam ke dalam tubuh, misalnya ke dalam jaringan otot, tetapi lebih rentan terhadap artefak gerak seperti gerakan perangkat di atas kulit, ketidakrataan kulit, dan suhu sekitar, menjadikan LED hijau pilihan yang lebih baik untuk beberapa orang. aplikasi. Penyertaan akselerometer untuk memperoleh arah gerakan mengurangi dampak artefak gerakan, menjadikan penggunaan LED IR sebagai opsi yang layak dalam aplikasi yang mungkin tidak sebaliknya. Ini adalah pendekatan yang tampaknya diambil oleh pembuat cincin Oura.

Seperti yang ditunjukkan diagram di bawah ini, sensor PPG memancarkan cahaya yang dipantulkan oleh (atau terkadang ditransmisikan melalui) jaringan ke dalam fotodioda.

Diagram ini menunjukkan fungsi sensor PPG.

Meskipun konfigurasi bergantung pada aplikasi, sensor PPG tipikal mungkin menggabungkan satu atau lebih pemancar LED, detektor optik, dan sirkuit pemrosesan sinyal. Denyut optik yang dikombinasikan dengan deteksi sinkron dapat mengurangi kebutuhan daya pengoperasian dan meningkatkan penolakan cahaya sekitar.

Sebagai contoh, ADPD144RI dari Perangkat Analog, menggunakan dua LED merah (660 nm) dan dua IR (880 nm) serta fotodetektor empat segmen yang dioptimalkan untuk emisi merah dan IR. LED memancarkan cahaya berdenyut dalam sinkronisasi dengan sirkuit pengkondisi sinyal analog, yang mencakup amplifikasi transimpedansi, penolakan cahaya sekitar, dan penguatan. Masing-masing dari empat sinyal yang dikondisikan dirutekan ke ADC dan kemudian ke akumulator. Setelah rata-rata, sinyal yang dihasilkan dapat dibaca baik melalui register keluaran atau buffer FIFO. Lihat diagram blok untuk modul di bawah ini.

Ini adalah diagram blok untuk modul sensor optik PPG ADPD144RI.

Spesifikasi suhu pengoperasian untuk ADPD144RI adalah -40 °C hingga +85 °C. Suhu sambungan LED ditentukan pada 105 °C. Peringkat ESD Model Tubuh Manusia adalah 3000 kV. Spesifikasi ini menunjukkan desain tangguh yang dapat beroperasi dengan andal dalam aplikasi medis dalam ruangan.

Teknologi PPG pertama kali dieksplorasi pada tahun 1930-an dan saat ini ada sejumlah perangkat medis dan wearable di pasaran. Menurut perkiraan dari Medgadget tertanggal 4 April 2020, pasar perangkat medis global yang dapat dikenakan bernilai hampir $13 miliar pada tahun 2019 dan diperkirakan akan mencapai hampir $38 miliar pada tahun 2025.

Namun, perangkat yang dapat dikenakan seperti Oura Ring bukanlah obat mujarab. Ada beberapa kekhawatiran tentang kemanjuran produk, yang paling signifikan adalah sejumlah kecil penelitian yang dilakukan hingga saat ini tentang kemampuan prediksi perangkat yang dapat dikenakan secara umum. Kekurangan intrinsik lainnya termasuk akurasi pengukuran, sebagian besar berkaitan dengan variasi yang diperkenalkan oleh gerakan, yang akan memengaruhi kemampuan prediksi model AI, serta waktu timbulnya gejala COVID-19 vs. transmisi puncak, yang mungkin tidak bersamaan. FDA belum menentukan tanggal perangkat wearable yang disetujui untuk tujuan pendeteksian COVID-19.

>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EDN.