Как лазеры и лидар меняют то, как носимые устройства отслеживают здоровье
«Идет эта битва между потребительскими носимыми устройствами, измеряющими ваше здоровье и желающими стать более изощренными, и компаниями-производителями медицинских устройств, пытающимися миниатюризировать и пробиться из больниц».
Вот как д-р Эндрю Рикман, генеральный директор Rockley Photonics , описал текущее состояние индустрии носимых устройств в интервью Digital Trends. Компания имеет уникальную возможность не только понять, как потребительские и медицинские технологии в носимых устройствах начали сближаться, но и помочь воплотить это в реальность с помощью уникальной и невероятно точной новой технологии датчиков здоровья.
Rockley, Bioptx и Apple
Возможно, вы никогда не слышали о Rockley Photonics, но наверняка слышали об Apple — одном из крупнейших клиентов Rockley. Rockley производит оптические датчики и сопутствующие компоненты для потребительских товаров и сферы здравоохранения, и большинство из них будет использоваться в носимых устройствах. Поэтому вполне вероятно, что существующая технология Rockley находится в массиве датчиков Apple Watch для мониторинга состояния здоровья.
В феврале этого года Rockley анонсировала Bioptx , платформу, предназначенную для измерения нескольких биомаркеров, включая артериальное давление, внутреннюю температуру тела, лактат, глюкозу и многое другое, в единый датчик для неинвазивных, непрерывных и личных исследований здоровья. отслеживание. Примечательно, что Apple также была связана с исследованиями по внедрению неинвазивного мониторинга уровня глюкозы и мониторинга артериального давления в потребительские носимые устройства в течение некоторого времени.
Но что делает платформу, разработанную Rockley, такой особенной и в чем ее прорыв? Рикман объяснил:
«Технология мониторинга в устройствах, которые существуют сегодня, очень проста, и потребительские устройства мало чем отличаются друг от друга. Ваш сердечный ритм измеряется зеленым светодиодом, ваша кровь измеряется парой других светодиодов, а ЭКГ — это электрод на задней панели устройства. Ни одна из этих технологий никоим образом не является передовой технологией, и они доступны всем».
«То, что мы предлагаем, — это мощный оптический прибор, сжимающий инструмент стоимостью 100 000 долларов на чипе с использованием уникального полупроводникового процесса, который больше никому не доступен», — продолжил он, описывая новую технологию компании. «Этот прибор собирает невероятно подробные данные, которые мы извлекаем для измерения, среди прочего, гидратации, лактата и артериального давления. Это прорыв. Вместо пары светодиодов и электродов мы добавили инструмент, который измеряет несколько биомаркеров с беспрецедентным уровнем возможностей и точности».
Лазеры, а не светодиоды
Прибор Рокли использует лазеры на основе кремниевой фотоники для отслеживания биомаркеров, а не светодиодов, и это технология, которая раньше не использовалась в потребительских носимых устройствах. Когда вы слышите слово «лазеры», возникает соблазн подумать, что это означает луч красного света, проникающий в вашу кожу. Но, конечно, это не то. Чтобы объяснить это, Рикман провел сравнение с лидарной технологией, используемой в автономных автомобилях, Apple iPad и iPhone, а также в суперзащищенных системах разблокировки по лицу.
«Это отдельный чип для светодиодов, которые вы видите в обычных носимых устройствах , и вместо электрических сигналов он использует оптические сигналы», — сказал Рикман. «Наш чип работает с использованием инфракрасного и лазерного излучения на безвредных уровнях мощности. Занимаемая площадь на задней панели носимого устройства меньше, чем место, занимаемое светодиодной матрицей. Он изготовлен с использованием процесса кремниевой фотоники, и нам нужно было разработать совершенно новый процесс производства полупроводников, возможно, самый сложный в мире и уникальный для нас. На разработку у нас ушло девять лет».
Почему нельзя использовать обычную зеленую или красную светодиодную систему? В конце концов, они являются основным продуктом существующих носимых устройств для мониторинга здоровья.
«Эти длины волн [светодиодов] прекрасно улавливают гемоглобин, — объяснил Рикман, — но когда вы думаете о сахаре в крови, лактатах и других метаболитах, эти светодиоды не обладают такими характеристиками. Они смотрят не в правильную часть оптического спектра».
Носимое отслеживание здоровья, как никогда раньше
Rockley Photonics описывает свою платформу как клинику на вашем запястье, объединяющую измерения нескольких различных биомаркеров, для оценки многих из которых ранее могли потребоваться анализы крови, в один крошечный неинвазивный датчик. Рикман объяснил, почему это выгодно.
«Когда вы измеряете один биомаркер, вы получаете одномерную картину человека, но когда вы измеряете 10 биомаркеров вместе, то, что содержится в этом относительно небольшом количестве информации, может представлять множество различных состояний, от которых может страдать человек».
Когда вы слышите о том, как датчик на основе кремниевой фотоники измеряет эти биомаркеры, сложность становится очевидной.
«Увлажнение можно понять, анализируя разницу в том, как ваша кожа поглощает воду и липиды в вашей коже, и это соотношение мы измеряем. В спектре света преобладает вода, и этот уровень повышается и понижается в зависимости от гидратации. До сих пор единственным другим способом получить такой уровень детализации было взятие образца крови. Температура ядра еще более сумасшедшая. Мы можем измерить ее с помощью другого спектроскопического метода, поскольку вода в вашем теле, к счастью, немного меняет свои свойства в зависимости от температуры, и мы измеряем эти изменения с помощью градиента, чтобы получить показания внутренней температуры тела».
Что касается кровяного давления, лазер исследует «удары в сигнале» после того, как он увидит пиковую частоту пульса, которая — в зависимости от того, велика она или мала — определяет, высокое или низкое кровяное давление. Звучит просто, но Рикман сказал, что лазеру очень трудно точно измерить это. Существующие технологии не могут соответствовать такому богатому уровню сердечно-сосудистых исследований и поэтому до сих пор не получили одобрения FDA. Rockley в настоящее время находится в процессе получения одобрения FDA для своей платформы.
Что это значит для вас и меня
Сенсорная технология и платформа Rockley не являются научной фантастикой. Все это появится очень скоро, и хотя первоначально это будет доступно через специализированную медицинскую технологическую компанию, ситуация может измениться в не столь отдаленном будущем.
«Мы запускаем первое устройство в четвертом квартале этого года», — подтвердил Рикман. «Это носимое устройство, разработанное для профессионального рынка здравоохранения, и мы объявили о нашем первом покупателе , компании Medtronic, крупнейшем в мире производителе медицинских устройств».
Однако нас больше всего интересует то, что будет дальше.
«Мы работаем с шестью из 10 ведущих мировых компаний, занимающихся производством носимых устройств, — продолжил Рикман, — и работаем над дизайном, чтобы найти способ встроить [сенсор] в их носимые устройства. Мы еще не объявили об объемном контракте ни с одним из них. Мы надеемся сделать какое-то объявление об этом в конце этого года».
В заявлении SEC от 2021 года Рикман упомянул несколько брендов бытовой электроники, известных своими смартфонами, которые заинтересованы в сенсорной технологии. В документе также упоминается «давнее соглашение о разработке и поставках» с компанией, которая уже инвестировала в Rockley 70 миллионов долларов. В многочисленных отчетах утверждается, что с 2017 года Apple инвестировала в Rockley в общей сложности 70 миллионов долларов на исследования и разработки.
Неизвестно, доберется ли платформа Rockley Photonics в конце концов до Apple Watch, по крайней мере, в какой-то форме, но конвергенция отслеживания здоровья потребителей и медицинского отслеживания очевидна. Платформа Рокли может добавить функциональные возможности, которые ранее были доступны только через врачей, клиники и с использованием анализов крови, к обычным потребительским носимым устройствам. По мнению Рикмана, это не так уж и далеко, и, как сказала Стейси Сальви из Movano в недавнем интервью Digital Trends , его появление может изменить то, как выглядят традиционные потребительские носимые устройства в процессе.
«У носимых устройств, которые мы производим для Medtronic, нет экрана, они не сообщают вам, какие у вас электронные письма. Он предназначен исключительно для этой богатой функциональности», — заключил Рикман. «Он сидит на заднем плане, просто выполняя свою работу, но у него все еще есть ремешок, который можно заменить, и его легко чистить. Возможно, это превратится в потребительское устройство. Это будет немного похоже на фитнес-трекер, но в миллион раз мощнее, в формате, который будет просто работать в фоновом режиме, контролируя здоровье. Это еще один способ подумать о том, как он может попасть в руки потребителей».