临床级可穿戴设备提供COVID-19的持续监测

虽然依靠你的健身追踪器来发现COVID-19的早期迹象可能很诱人，但美国西北大学(Northwestern University)的研究人员警告称，可穿戴消费品还不足以监测这种复杂的疾病。

由生物电子学先驱约翰·a·罗杰斯(John a . Rogers)领导的西北大学研究小组今天(7月1日)在《科学进展》(Science Advances)杂志上发表了一篇文章，对流行的消费电子产品和临床级监测系统进行了区分。

约翰A.罗杰斯

罗杰斯与罗杰斯博士合著了这一观点。西北医学皮肤科医生许帅(音译)和罗杰斯实验室的博士后郑孝荣(音译)。

罗杰斯说:“根据《美国医学会杂志》，COVID-19的三个最重要的早期症状是发烧、呼吸短促和咳嗽。”“对于可穿戴技术来说，你需要追踪这些关键症状。传统的可穿戴设备，如健身追踪器，放在手腕或手指上，而不是与COVID-19最相关的解剖位置。”

今年春天，罗杰斯团队和Shirley Ryan能力实验室的研究人员推出了一种新型可穿戴设备和一套数据算法，专门用于捕捉与COVID-19相关的早期迹象和症状，并在病情进展时对患者进行监测。这个柔软、灵活的无线设备大约有邮票大小，位于胸骨上切迹的下方，胸骨上切迹位于喉咙底部，是监测呼吸健康的理想位置。

最近，罗杰斯的团队增加了一个可穿戴的、灵活的脉搏血氧仪来配合安装在胸骨上的设备。这使得医生可以持续监测无症状的缺氧，这是一种以令人担忧的低血氧水平为特征的症状。增加这一功能将有助于该设备和相应的算法，从而更全面地了解该病的发病、进展和对治疗的反应。

罗杰斯说:“这种设备可以测量皮肤上非常微小的振动，并嵌入了发烧温度传感器。”当你咳嗽和呼吸时，它会计算咳嗽次数，监测咳嗽强度，并感知呼吸困难。它位于喉咙的位置也足够接近颈动脉，因此可以测量血流的机械信号，监测心率。”

徐帅

徐说:“该传感器系统针对COVID-19的关键症状，目的是尽早识别患者的感染。”“这是一套包裹在一个小设备中的临床级传感器。而一旦它被放在喉咙上，人们甚至没有意识到它的存在。”

罗杰斯是西北大学麦考密克工程学院材料科学和生物医学工程Louis Simpson和Kimberly Querrey教授，西北大学范伯格医学院神经外科教授，Querrey Simpson生物电子研究所(QSIB)主任。

徐是范伯格大学皮肤病学助理教授，麦考密克大学生物医学工程助理教授。他也是QSIB的医务主任。

COVID-19患者与健康对照

自今年4月推出该设备以来，该团队已经在雪莉瑞安能力实验室(Shirley Ryan AbilityLab)和西北纪念医院(Northwestern Memorial Hospital)对52名covid19阳性的医生、护士、康复专家和患者进行了测试。该设备在医院和家里都进行了测试。

通过这些测试，罗杰斯和他的团队已经收集了3000小时的数据，这些数据将继续加强设备的算法。最终，机器学习算法将变得足够聪明，能够区分类似冠状病毒的咳嗽和更温和的咳嗽，以及过敏、感冒或干燥。该团队预计在今年年底对500名受试者进行测试。

我们已经看到传感器收集到的COVID-19患者和健康匹配对照者之间明显的生命体征差异。“Arun Jayaraman
Shirley Ryan能力实验室

Shirley Ryan能力实验室的研究员助理科学家Arun Jayaraman领导算法开发工作，他说:“我们已经看到传感器收集到的covid19患者和健康匹配对照者之间明显的生命体征差异。”“我们正在合作开发预测算法，以便更早地发现这种疾病。”

胸外科医生远程监控病人

西北医学(Northwestern Medicine)胸外科主任安基特巴拉特(Ankit Bharat)博士为美国首例COVID-19患者进行了双肺移植手术，他目前正在肺部患者身上积极测试这种设备。该设备无线传输数据到一个受hipaa保护的云，在那里自动算法生成图形摘要，以方便快速、远程监控。这使得巴拉特可以在病人出院后继续对他们进行良好的监测。

巴拉特说:“它为每个病人的呼吸状况提供了有价值的信息。”“我们希望随着我们在该设备上的经验积累，它将大大提高我们远程监控病人的能力。”在大流行的情况下，远程监测能力提高了医疗保健的效率，同时增加了对卫生保健工作者的保护，使其免受病毒的感染。”

持续的研究及部署

为了加快生产和部署，罗杰斯和徐基于西北大学和Shirley Ryan能力实验室联合开发的知识产权，成立了技术初创公司Sonica Health。与这个项目相关的知识产权已经通过西北大学的创新和新风险办公室获得。这项工作得到了生物医学高级研究部署局(BARDA)的支持。BARDA是美国卫生与公众服务部负责防范和应对的助理国务卿办公室的一部分。

Sonica Health此前曾与BARDA合作，开发专注于慢性阻塞性肺病(COPD)的技术。现在，这一伙伴关系已扩大到注重对高危临床人群中COVID-19和其他呼吸道感染的早期检测，并与QSIB的另一个分支Sibel Health合作，提供脉搏血氧仪传感器。

在BARDA的支持下，索尼卡健康公司和Sibel健康公司将于本月晚些时候联合向美国食品和药物管理局(FDA)提交该设备和相关算法的审批。总的目标是建立一个fda批准的平台，对COVID-19的收缩提供早期预警，帮助减少病毒的传播。

这项工作得到了生物医学高级研究开发机构“早期行动、控制和治疗通知”项目(75A50119C00043)的支持。

编者按:罗杰斯、许和西北大学在索尼卡健康和Sibel健康公司都有财务利益。

主题:范伯格医学院，创新，麦考密克工程学院，研究，技术