Lasrar och lidar förändrar hur wearables spårar hälsa

"Det pågår den här kampen emellan konsumentkläder som mäter din hälsa och vill bli mer sofistikerade, och medicintekniska företag som försöker miniatyrisera och kämpa sig ut från sjukhus.”

Så här är Dr Andrew Rickman, VD för Rockley Photonics, beskrev det aktuella läget för den bärbara industrin i en intervju med Digital Trends. Företaget är unikt placerat för att inte bara förstå hur konsument- och medicinteknik inom wearables har börjat för att konvergera, men också för att göra det till verklighet med en unik och otroligt exakt ny hälsosensor teknologi.

Rockley, Bioptx och Apple

Det är möjligt att du aldrig har hört talas om Rockley Photonics, men du har säkert hört talas om Apple - en av Rockleys bästa kunder. Rockley tillverkar optiska sensorer och relaterade komponenter för konsumentprodukter och sjukvårdsindustrin, och de flesta kommer att användas i bärbara produkter. Det är därför troligt att befintlig Rockley-teknik finns i

Apple Watch hälsoövervakning sensor array.

I februari i år meddelade Rockley Bioptx, en plattform utformad för att ge mätning av flera biomarkörer - inklusive blodtryck, kärnkropp temperatur, laktat, glukos och mycket mer – i en enda sensor för icke-invasiv, kontinuerlig och personlig hälsospårning. I synnerhet, Apple har också kopplats till forskning att föra icke-invasiv glukosövervakning och blodtrycksövervakning till konsumentkläder under en tid.

Men vad gör plattformen Rockley har utvecklat så speciell, och varför är det ett sådant genombrott? Rickman förklarade:

"Övervakningstekniken i de enheter som finns idag är väldigt enkel, och det finns liten skillnad mellan konsumentenheter. Din puls mäts med en grön lysdiod, ditt blod mäts med ett par andra lysdioder och ett EKG är en elektrod på baksidan av enheten. Ingen av den tekniken är på något sätt avancerad teknik, och de är tillgängliga för alla."

"Vad vi tar med är ett kraftfullt optiskt instrument, som krymper ett instrument på 100 000 USD ner på ett chip, med hjälp av en unik halvledarprocess som inte är tillgänglig för någon annan”, fortsatte han och beskrev företagets nya teknologi. "Det här instrumentet samlar in otroligt rik data som vi extraherar för att mäta bland annat hydrering, laktat och blodtryck. Det är genombrottet. Istället för ett par lysdioder och elektroder är det vi har lagt till ett instrument som mäter flera biomarkörer med en oöverträffad nivå av förmåga och noggrannhet."

Lasrar, inte lysdioder

Rockleys instrument använder kiselfotonikbaserade lasrar för att spåra biomarkörer, inte lysdioder, och det är en teknik som inte har använts på bärbara konsumenter tidigare. När du hör ordet "lasrar" är det frestande att tro att detta betyder ett skaft av rött ljus som strålar in i din hud. Men det är såklart inte det. För att förklara gjorde Rickman jämförelser med lidar-teknik som används på autonoma bilar, Apple iPad och iPhone, och för supersäkra ansiktsupplåsningssystem.

"Det är ett separat chip till lysdioderna som du skulle se i en vanlig bärbar, och istället för elektriska signaler använder den optiska signaler, säger Rickman. "Vårt chip arbetar med infrarött ljus och laserljus med ofarliga effektnivåer. Fotavtrycket på baksidan av en bärbar enhet är mindre än det utrymme som tas upp av LED-arrayen. Den är gjord med en kiselfotonikprocess, och vi behövde utveckla en helt ny tillverkningsprocess för halvledarprodukter, som utan tvekan är den mest sofistikerade i världen och unik för oss. Det har tagit oss nio år att utvecklas.”

Varför kan ett vanligt grönt eller rött LED-system inte användas? När allt kommer omkring är de en stapelvara i befintliga hälsoövervakningskläder.

"Dessa [LED] våglängder tar upp hemoglobin vackert," förklarade Rickman, "men när du tänker på blodsocker, laktater och andra metaboliter, har dessa lysdioder inte prestanda. De tittar inte i den högra delen av det optiska spektrumet."

Bärbar hälsospårning som aldrig förr

Rockley Photonics beskriver sin plattform som en klinik på din handled, som sammanför mätningen av flera olika biomarkörer, av vilka många tidigare kan ha krävt blodprov för att bedöma, till en enda liten, icke-invasiv sensor. Rickman förklarade varför detta är fördelaktigt.

"När du mäter en biomarkör får du en endimensionell bild av en person, men när du mäter 10 biomarkörer tillsammans, vad är innefattas i att en relativt liten mängd information kan representera många olika tillstånd som individen kan lida av från."

Det är när du hör om hur den kiselfotonikbaserade sensorn mäter dessa biomarkörer som komplexiteten blir tydlig.

"Hydrering förstås genom att analysera skillnaden i hur din hud absorberar vatten och lipiderna i din hud, och det är det förhållandet vi mäter. Ljusspektrumet domineras av vatten, och den nivån går upp och ner med din hydrering. Hittills var det enda andra sättet att få denna detaljnivå genom att ta ett blodprov. Kärntemperaturen är ännu töntigare. Vi kan mäta det med en annan spektroskopisk teknik, eftersom vattnet i din kropp lyckligtvis förändrar dess egenskaper något med temperaturen, och vi mäter dessa förändringar med hjälp av en gradient för att ge oss kärnkroppstemperaturen läsningar.”

För blodtryck undersöker lasern "bulor i signalen" efter att den ser topppulsfrekvenser, som - beroende på om de är stora eller små - definierar om blodtrycket är högt eller lågt. Det låter enkelt uttryckt så här, men Rickman sa att det är väldigt svårt för en laser att mäta detta exakt. Befintlig teknologi kan inte matcha denna rika nivå av kardiovaskulär undersökning och har därför hittills misslyckats med att få FDA-godkännande. Rockley håller för närvarande på att få FDA-godkännande för sin plattform.

Vad detta betyder för dig och mig

Rockleys sensorteknologi och plattform är inte science fiction. Allt kommer mycket snart, och även om det initialt kommer att vara tillgängligt via ett dedikerat medicinteknikföretag, kan det förändras inom en inte alltför avlägsen framtid.

"Vi lanserar den första enheten under fjärde kvartalet i år," bekräftade Rickman. "Det är en bärbar design designad för den professionella hälsovårdsmarknaden, och det har vi meddelade vår första kund, Medtronic, som är världens största tillverkare av medicintekniska produkter."

Men det är det som kommer efter som vi är mest intresserade av.

"Vi arbetar med sex av de tio bästa bärbara konsumentteknologiföretagen i världen," Rickman fortsatte, "och vi arbetar på design för att hitta ett sätt att passa in [sensorn] i deras bärbara enheter. Vi har inte annonserat något volymkontrakt med någon av dem ännu. Vi kommer förhoppningsvis sannolikt att göra något tillkännagivande om det i slutet av detta år."

I en SEC-anmälan 2021, Rickman nämnde flera konsumentelektronikmärken kända för smartphones som intresserade av sensortekniken. Dokumentet nämner också ett "långårigt utvecklings- och leveransavtal" med ett företag som redan hade investerat 70 miljoner dollar med Rockley. Talrikrapporterar har hävdat att Apple har investerat totalt 70 miljoner dollar i Rockley för forskning och utveckling sedan 2017.

Huruvida Rockley Photonics-plattformen så småningom når en Apple Watch, åtminstone i någon form, är okänt, men konvergensen mellan konsumenthälsospårning och medicinsk hälsospårning är tydlig. Rockleys plattform skulle kunna lägga till funktionalitet som tidigare bara var tillgänglig genom läkare, kliniker och med hjälp av blodprover, till en normal bärbar konsument. I Rickmans sinne är det inte så långt borta, och liknande Movanos Stacy Salvi sa i en nyligen intervju med Digital Trends, kan dess ankomst förändra hur de traditionella konsumentkläderna ser ut i processen.

"Den typ av bärbar dator vi producerar för Medtronic har ingen skärm, den berättar inte vad dina e-postmeddelanden är. Det är helt dedikerat till denna rika funktionalitet, avslutade Rickman. "Den sitter i bakgrunden bara och gör sitt jobb, men den har fortfarande en rem som kan bytas och den är lätt att rengöra. Kanske utvecklas det till en konsumentenhet. Det kommer att vara lite som en träningsspårare, men en miljon gånger kraftfullare, i ett format som bara kommer att sitta i bakgrunden och övervaka hälsan. Det är ett annat sätt att tänka på hur det kan komma i händerna på konsumenterna."

Redaktörens rekommendationer

• Apple Watch Ultra är den perfekta smartklockan för kvinnor – seriöst
• Jag har äntligen fått en Apple Watch Ultra. Här är 3 sätt det förvånade mig på
• Apple Watch Ultras Action-knapp borde vara bättre än så här
• Jag trodde att jag skulle hata Apple Watch Ultra, men jag älskar den
• Apple Watch Series 9: nyheter, rykten och vad vi vill se