تکنولوژی پوشیدنی به مراتب فراتر از شمارنده های گام و مانیتور ضربان قلب تکامل یافته است.امروز، آن را تغییر می دهد که چگونه افراد مدیریت شرایط مزمن، از جمله بیماری های آلرژیک و آسم، این دستگاه ها به طور مداوم محرک های زیست محیطی و نشانگرهای فیزیولوژیکی را ردیابی می کنند، ارائه داده های زمان واقعی که می تواند از حملات شدید جلوگیری کند و کیفیت زندگی را بهبود بخشد، تولید پوشیدنی های موثر برای آلرژی و آسم نیاز به درک عمیق از سنسور، رفتار کاربر، پردازش اطلاعات و ابزار های بالقوه، و بررسی این روش های مربوط به توسعه اطلاعات و توسعه آن دارد.

رشد نیاز به آلرژی و آسم

آلرژی ها و آسم بر صدها میلیون نفر در سراسر جهان تأثیر می گذارد، با توجه به سازمان جهانی بهداشت ، آسم به تنهایی بر بیش از 260 میلیون نفر تاثیر می گذارد و باعث می شود بیش از 450،000 مرگ و میر در سال است. آلرژی آلرژیک، آلرژی های غذایی و حساسیت های زیست محیطی اضافه بار بیشتر.

دستگاه های پوشیدنی شکاف را با نظارت خودکار سازی پل می کنند، آنها جریان های داده مداوم را فراهم می کنند که به کاربران و پزشکان کمک می کند الگوهای، پیش بینی حملات، و تنظیم برنامه های درمانی به طور فعال، تغییر از واکنش به مراقبت های پیشگیرانه در کاهش بازدید های اضطراری و بستری شدن بیمارستان ها حیاتی است.

تکنولوژی های اصلی در آلرژی و آسم Wearables

توسعه یک پوشیدنی برای این دامنه شامل ادغام انواع مختلف سنسور است که هر کدام برای جمع آوری داده های خاص بهینه شده اند.دو دسته اصلی سنسورهای زیست محیطی و سنسورهای فیزیولوژیکی هستند.

سنسور های زیست محیطی

این سنسورها ذرات هوا، شمارش گرده، ترکیبات آلی فرار، رطوبت و دما را اندازه گیری می کنند. ذرات لیزر مینیاتوریزه می توانند PM2.5 و PM10 را که محرک های آسم رایج هستند، تشخیص دهند. سنسورهای گاز الکتروشیمیایی می توانند دی اکسید نیتروژن و ازن را در تنظیمات شهری نظارت کنند.

به عنوان مثال، یک پوشیدنی که روی مچ دست پوشیده شده یا به لباس ریخته شده می تواند هوای نزدیک ناحیه تنفس کاربر را نمونه برداری کند، زمانی که آلرژن یا سطح گرده از آستانه های امن تجاوز می کند، دستگاه یک هشدار ارسال می کند و به کاربر اجازه می دهد دارو های پیشگیرانه مصرف کند یا از منطقه جلوگیری کند.

نظارت بر فیزیک

سنسورهای فیزیولوژیک نشانه های حیاتی را که با ناراحتی تنفسی مرتبط هستند ردیابی می کنند.

  • نرخ تجدید نظر - اندازه گیری شده از طریق شتاب سنج و یا نوراژینوگرافی در قفسه سینه یا باندهای مچ.
  • تغییرپذیری ضربان قلب - اغلب با پاسخ سیستم عصبی اتونومیک در طول واکنش های آلرژیک مرتبط است.
  • اشباع ژنتیکی (SpO2) - با استفاده از فتوplethysmography، به ویژه در طول تشدید آسم مهم است.
  • ] تشخیص واژد - از طریق میکروفون های داخلی و الگوریتم های یادگیری ماشین که الگوهای سوزن را از صداهای تنفس عادی متمایز می کند.

برخی از نمونه های پیشرفته شامل اندازه گیری های جریان اکتشافی (PEF) از طریق یک پیوست کوچک دهان، تقلید عملکرد یک متر جریان اوج در یک عامل فرم پوشیدنی است.

چالش های کلیدی طراحی و مهندسی

ایجاد یک پوشیدنی قابل اعتماد و کاربر پسند برای آلرژی و آسم بسیار ناچیز نیست.چندین مانع فنی و عملی باید برطرف شود.

دقت سنسور و کالیبراسیون

سنسورهای زیست محیطی باید در طول زمان دقیق باقی بمانند، رطوبت و تغییرات ارتفاع. کالیبراسیون در طول زمان می تواند منجر به هشدارهای کاذب یا هشدار از دست رفته شود.تولید کنندگان اغلب روال خود را با استفاده از داده های مرجع یا چک های اختیاری کاربر دوره ای، برای سنسورهای فیزیولوژیکی، اشیاء متحرک - معمولا در طول فعالیت های روزانه - می توانند خواندن سیگنال پیشرفته پردازش و فیلتر یادگیری ماشین، اما دستیابی به دقت بالینی ادامه دارد.

عمر باتری و قابلیت دور بودن

نظارت مداوم با سنسورهای متعدد قدرت قابل توجهی را به خود جلب می کند. کاربران انتظار دارند که طول عمر دستگاه حداقل 24 ساعت در یک شارژ واحد، به ویژه اگر شب برای ردیابی خواب پوشیده شود، باتری های لیتیوم یون با کمک شیمی دان های انرژی زا، اما نیاز به مدیریت حرارتی دقیق دارند. دستگاه ها همچنین باید مقاوم در برابر آب، ضد گرد و غبار و با دوام کافی برای شیوه زندگی فعال باشند.67 یا رتبه بندی های بالاتر اهداف مشترک هستند.

کاربر Comfort و انطباق

پوشیدنی ها باید برای استفاده تمام روزه راحت باشند.بندها، پچ ها یا آویزهای سبک گردنبندی عوامل محبوبی هستند.این مواد باید هیپوکلوژنیک باشند تا از تحریک پوست جلوگیری کنند – یک نگرانی خاص برای بیماران آلرژی که یک طراحی محرمانه باعث تشویق سایش مداوم می شود، که باعث بهبود تداوم داده ها می شود. رابط کاربری کاربر باید ساده، با هشدارهای بصری یا مشکوک باشد که نیازی به چک کردن تلفن های هوشمند دائمی ندارند.

ادغام داده ها و هوش

داده های سنسور خام تنها زمانی مفید است که به بینش های عملی تبدیل می شود.این نیاز به ادغام داده های قوی و تجزیه و تحلیل های هوشمند دارد.

Cloud Platform و Mobile Apps

اکثر پوشیدنی ها با یک برنامه همراه و backend ابری همگام سازی می شوند.داده ها از طریق بلوتوث کم انرژی (BLE) یا Wi-Fi منتقل می شوند. Cloud داده ها را در طول زمان جمع آوری می کند، اجازه می دهد تجزیه و تحلیل روند و به اشتراک گذاری با ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی، API ها ادغام با سوابق بهداشت الکترونیکی (EHRs) و پلتفرم های تله پزشکی را فعال می کنند.

آموزش ماشین و هشدار های پیش بینی

مدل های یادگیری ماشین که در داده های تاریخی آموزش دیده اند می توانند حملات آسم قریب الوقوع یا واکنش های آلرژیک را پیش بینی کنند.ویژگی ها شامل ترکیبات محرک های محیطی، تغییرات ضربان قلب و الگوهای تنفسی است.به عنوان مثال، یک مدل ممکن است افزایش ظریف در میزان تنفسی همراه با سطوح بالا گرده را تشخیص دهد و بلافاصله توصیه کند یادگیری تقویت کننده می تواند آستانه های شخصی بر اساس الگوهای پاسخ فردی باشد.

محققان در موسسات مانند موسسه ملی تصویربرداری زیست پزشکی و مهندسی زیست شناسی [FLT 1] سیستم های اولیه جنگ را نشان داده اند که با پیش بینی تشدید داده های آموزش بیشتر در دسترس هستند، دقت بهبود می یابد.

حریم خصوصی و ملاحظات امنیتی

داده های بهداشتی بسیار حساس هستند. دستگاههای قابل تحمل برای آلرژی و آسم جمع آوری مکان، بیومتریک و اطلاعات سابقه پزشکی. انطباق با مقررات مانند HIPAA (در ایالات متحده) و GDPR (در اروپا) اجباری است. داده ها باید در حمل و نقل رمزگذاری شوند و در بقیه کاربران باید موافقت روشن برای به اشتراک گذاری داده ها و توانایی حذف تکنیک های استریل کردن داده های خود را داشته باشند.

تولید کنندگان باید حسابرسی های منظم امنیتی را انجام دهند و بوت امن را اتخاذ کنند و به روز رسانی های سیستم عامل را امضا کنند تا از هک شدن جلوگیری کنند.یک رخنه می تواند اطلاعات سلامت شخصی را افشا کند یا به بازیگران مخرب اجازه دهد تا هشدارهای دروغین را ارسال کنند، به طور بالقوه باعث ایجاد وحشت یا تاخیر های خطرناک در درمان می شوند.

اعتبار بالینی و مسیرهای تنظیم کننده

قبل از اینکه یک پوشیدنی به عنوان یک دستگاه پزشکی به بازار عرضه شود، باید به طور دقیق اعتبار بالینی را دریافت کند.برای دستگاه هایی که قصد تشخیص یا نظارت بر یک وضعیت مزمن را دارند، FDA به طور معمول نیاز به کلاس II یا کلاس III دارد مطالعات ترخیص و انتقال سنسور دارد.

بسیاری از شرکت ها با جستجوی 510 (k) ترخیص، که نشان دهنده ی یک معادل قابل توجه به یک دستگاه بازاری قانونی است، شروع به کار می کنند، دیگران طبقه بندی De Novo را برای فن آوری های جدید دنبال می کنند. Wearables که تنها اطلاعات "wellness" (که برای تصمیم گیری پزشکی در نظر گرفته نمی شود) ممکن است تحت مقررات کمتری قرار بگیرند، اما ادعاهای باید به دقت بیان شوند.

کارآزمایی های بالینی اغلب شامل ردیابی نتایج بیمار در طول چند ماه، مقایسه مدیریت پوشیدنی به مراقبت های استاندارد. متریک شامل کاهش در بیمارستان ها، بهبود نمرات کنترل آسم و کیفیت گزارش شده بیمار در مجلات مانند Journal of آلرژی و ایمنی بالینی [LT: 1 ] [F1] ارائه شواهد برای اثربخشی.

آینده چشم انداز: به سمت مراقبت شخصی و حرفه ای

نسل بعدی پوشیدنی های آلرژی و آسم مرزهای آنچه ممکن است را فشار می دهد.هوش مصنوعی در تشخیص تغییرات ظریف پیش بینیاتیک بیشتر مورد توجه قرار می گیرد. ادغام با استنشاق هوشمند می تواند به طور خودکار استفاده از دارو را وارد کند و یادآوری های دوز را ارائه دهد.به عنوان مثال، یک پوشیدنی می تواند یک حمله قریب الوقوع را تشخیص دهد، کاربر را هشدار دهد و حتی قبل از آن یک داروی هوشمند برای بهبود تحویل دارو.

پلتفرم های Telemedicine به اشتراک گذاری داده های زمان واقعی با تمامرگزیست ها و مواد منفجره اجازه می دهند تا تنظیمات از راه دور را برای برنامه های درمانی فراهم کنند. Wearable همچنین ممکن است سنسورهای واکنش پوست گالوانیزه را برای تشخیص استرس عاطفی، یک محرک آسم رایج در طول زمان، هزینه های دستگاه کاهش دهد، و این تکنولوژی را برای افرادی که به طور نامتناسبی از آسم رنج می برند، قابل دسترسی کند.

مرز دیگر توسعه پچ های پوشیدنی است که به طور مداوم بر نشانگرهای خون (مانند سطوح IgE) با استفاده از سنسورهای میکرونیدل نظارت می کنند، اگرچه هنوز در آزمایشگاه های تحقیقاتی وجود دارد، این می تواند بازخوردهای بیولوژیکی مستقیم در مورد واکنش های آلرژیک قبل از اینکه علائم قابل مشاهده باشند، ارائه دهد.

پارچه های هوشمند و ادغام بی درز

کار در منسوجات انجام می شود که سنسورهای بدون قربانی راحتی را جاسازی می کند. پیراهن های هوشمند با الکترودهای مجهز می توانند تلاش تنفسی و ضربان قلب را اندازه گیری کنند در حالی که دستگاه شستشوی قابل شستشو است، چنین لباس هایی برای کودکان یا بزرگسالانی که از باندهای سخت استفاده نمی کنند ایده آل هستند.این متن های الکترونیکی می توانند به طور بی سیم به یک برنامه تلفن هوشمند متصل شوند، ارائه همان عملکرد به عنوان سنتی اما راحت تر.

نتیجه گیری

توسعه دستگاه های پوشیدنی برای ردیابی و مدیریت آلرژی و آسم نیاز به یک رویکرد چند رشته ای در مورد مهندسی سنسور، علوم داده، پزشکی بالینی و طراحی تجربه کاربر دارد. علی رغم موانع فنی قابل توجه - ناامنی، زندگی باتری، حریم خصوصی و تصویب قانونی - این ابزار بالقوه صرفه جویی می کنند. این دستگاه ها با زمان واقعی، اطلاعات شخصی، انتقال مدیریت از واکنش فعال به عنوان ابزار سنسور و پیشرفته تر، و زندگی های متنوع تر می کنند و زندگی های متنوع تر در برابر یک زندگی می کنند.

برای توسعه دهندگان و متخصصان مراقبت های بهداشتی، مطلع ماندن در مورد آخرین پیشرفت ها و همکاری در مطالعات اعتبار سنجی، سرعت پذیرش را تسریع می کند.آینده آلرژی و مراقبت از آسم پوشیدنی، مداوم و هوشمند است.