原型利用任何智能手机的传感功能来筛查糖尿病前期

根据美国疾病控制中心的数据，美国每三个成年人中就有一个患有糖尿病前期，这种疾病的特点是血糖水平升高，可能导致2型糖尿病的发展。好消息是，如果及早发现，糖尿病前期可以通过改变生活方式(如改善饮食和运动)来逆转。坏消息?十分之八的糖尿病前期美国人不知道他们患有糖尿病，这使他们患糖尿病以及包括心脏病，肾衰竭和视力丧失在内的疾病并发症的风险增加。

目前的筛查方法通常涉及访问医疗机构进行实验室测试和/或使用便携式血糖仪进行家庭测试，这意味着获取和成本可能是更广泛筛查的障碍。但华盛顿大学的研究人员可能已经找到了增加糖尿病前期早期检测的最佳点。该团队开发了GlucoScreen，这是一种新系统，它利用任何智能手机的电容式触摸感应功能来测量血糖水平，而无需单独的阅读器。

研究人员在28月<>日发表在ACM交互，移动，可穿戴和无处不在技术的论文中描述了GlucoScreen。

研究人员的结果表明，GlucoScreen的准确性与标准血糖仪测试的准确性相当。研究小组发现，该系统在正常血糖水平(等于或低于99 mg / dL)和糖尿病前期(定义为血糖水平在100至125 mg / dL之间)之间的关键阈值上是准确的。这种方法可以使葡萄糖检测成本更低，更容易获得 - 特别是对于大量人群的一次性筛查。

“在传统的筛查中，一个人将一滴血液涂在试纸上，血液与试纸上的酶发生化学反应。血糖仪用于分析该反应并提供血糖读数，“主要作者Anandghan Waghmare说，他是Paul G. Allen计算机科学与工程学院的UW博士生。

“我们采用了相同的测试条，并添加了廉价的电路，通过模拟点击屏幕将这种反应产生的数据传达给任何智能手机。然后，GlucoScreen处理数据并将结果显示在手机上，提醒人们是否有风险，以便他们知道跟进他们的医生。

具体来说，GlucoScreen试纸对血液样本每秒与酶混合五次时发生的电化学反应的振幅进行采样。

然后，条带使用称为“脉宽调制”的技术，以可变速度通过一系列触摸将幅度数据传输到手机。术语“脉冲宽度”是指信号中峰值之间的距离，在本例中为抽头之间的长度。每个脉冲宽度代表沿曲线的一个值。特定值的抽头之间的距离越大，与条带上的电化学反应相关的振幅就越高。

“你通过用手指点击屏幕来与手机交流，”Waghmare说。“这基本上就是条带正在做的事情，只是它不是单次点击来产生一个动作，而是以不同的速度进行多次点击。这相当于摩尔斯电码通过敲击模式传递信息的方式。

这种技术的优点是它不需要复杂的电子元件。与更传统的通信方法(如蓝牙和 WiFi)相比，这最大限度地减少了制造条带的成本及其运行所需的功率。所有数据处理和计算都在手机上进行，这简化了条带并进一步降低了成本。

试纸也不需要电池。它使用光电二极管从手机的闪光灯中获取所需的少量功率。

GlucoScreen应用程序会自动使用闪存，该应用程序将引导用户完成测试过程的每个步骤。首先，用户按照指示将试纸的每一端贴在手机的正面和背面。接下来，他们用柳叶刀刺破手指，就像在常规测试中一样，并将一滴血涂在附着在试纸上的生物传感器上。将数据从试纸传输到手机后，该应用程序应用机器学习来分析数据并计算血糖读数。

该过程的该阶段类似于在商用血糖仪上进行的阶段。除了新颖的触摸技术外，GlucoScreen的与众不同之处在于它的普遍性。

“因为我们使用每部智能手机中都有的内置电容式触摸屏，所以我们的解决方案可以很容易地适应广泛使用。此外，我们的方法不需要对电容式触摸数据的低级访问，因此您不必访问操作系统即可使GlucoScreen工作，“共同作者，艾伦学院的UW博士生Jason Hoffman说。

“我们将其设计为'即插即用'。你不需要通过手机扎根 - 事实上，除了安装应用程序之外，你不需要对手机做任何事情。无论您拥有什么型号，它都可以在现成中工作。

研究人员使用体外和临床试验的组合评估了他们的方法。由于 大流行，他们不得不将后者推迟到 2021 年，当时在回的旅途中，Waghmare 与露水医疗保险和三一医院的 Shailesh Pitale 博士取得了联系。在得知华盛顿大学项目后，Pitale博士同意促进一项临床研究，涉及75名同意的患者，这些患者已经计划抽血进行实验室血糖测试。使用实验室测试作为基本事实，Waghmare和团队评估了GlucoScreen与传统试纸和血糖仪的性能。

研究人员说，鉴于糖尿病前期和糖尿病在全球范围内的普遍性，这种类型的技术有可能改变临床护理。

“我在临床实践中看到的障碍之一是许多患者负担不起自我测试的费用，因为血糖仪和试纸太贵了。而且，通常是最需要血糖测试的人面临最大的障碍，“共同作者，UW医学院和全球健康家庭医学教授Matthew Thompson博士说。“考虑到现在有多少患者使用智能手机，像GlucoScreen这样的系统可以真正改变我们筛查和监测糖尿病前期甚至糖尿病患者的能力。

GlucoScreen目前是一个研究原型。该团队表示，在系统广泛可用之前，需要进行额外的以用户为中心的临床研究，以及对试纸制造和包装方式的改变。

但是，研究人员补充说，该项目展示了我们如何才刚刚开始挖掘智能手机作为健康检查工具的潜力。

“现在我们已经证明我们可以构建可以与智能手机而不是专用阅读器一起使用的电化学测定，你可以想象扩展这种方法以扩大对其他疾病的筛查，”资深作者Shwetak Patel说，华盛顿研究基金会计算机科学与工程和电气与计算机工程的创业教授在华盛顿大学。

其他合著者是Farshid Salemi Parizi，前UW电气和计算机工程博士生，现在是OctoML的高级机器学习工程师，以及清华大学研究教授，艾伦学院前客座教授Yuntao Wang。

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