Коронованные: топ инноваций, созданных для борьбы с COVID-19

Никто не был готов к пандемии новой коронавирусной инфекции. Однако нашлись те, кто сумел быстро мобилизоваться, включить смекалку, проявить изобретательность и воспользоваться ситуацией, чтобы заявить о себе и своем бизнесе. Evercare.ru представляет обзор 10 инноваций, ориентированных на профилактику и лечение COVID-19.

Чудо «филателии»

Умный термометр Temp Pal – размером с почтовую марку. Его выпускает тайваньская компания по производству носимых устройств для здравоохранения iWEECARE.

Термометр получил одобрение медицинских регулирующих органов не только в Тайване, но и в Тайланде и ЕС.

Temp Pal, который является самым маленьким в мире «умным» термометром, ведет  непрерывный удаленный мониторинг температуры тела и направляет пользователям  оповещения при обнаружении отклонений от нормы.

Мягкий пластырь весом всего 3 грамма, работающий 36 часов без подзарядки, может передавать данные о температуре через Bluetooth с низким энергопотреблением в мобильное приложение iWEECARE и его облачную панель мониторинга.

Облачная кластерная система Temp Pal помогает контролировать распространение COVID-19 как в медицинских учреждениях, так и в условиях карантина на дому. Она позволяет медицинским работникам сократить прямые контакты с пациентами, снизить потребление защитной одежды, уменьшить риск заражения и время ухода за больными.

Очень smart phone

Компания GE Research получила грант на разработку датчиков, которые могут быть встроены в мобильные устройства для обнаружения частиц COVID-19 на их поверхностях.

«Мы разработали крошечные датчики размером меньше кончика пальца, которые обладают теми же возможностями обнаружения, что и высококачественные аналитические приборы размером с микроволновую печь», — говорит главный научный сотрудник GE Research Радислав Потырайло.

По данным Медицинского журнала Новой Англии, частицы COVID-19 могут жить на поверхностях, в зависимости от их типа, от пары часов до нескольких дней. Вирус может сохраняться на предметах из пластика и нержавеющей стали в течение трех дней, на меди —  только в течение четырех часов и на картоне — в течение 24 часов.

Индийская MFine запустила приложение для измерения уровня кислорода в крови с помощью камеры смартфона с использованием собственного алгоритма. Бета-версия в настоящее время доступна на Android и вскоре будет запущена на iOS. MFine сотрудничает с более чем 600 больницами и 400 лабораториями.

Лаборатория в миниатюре

В Массачусетском технологическом институте создали маску, которая может обнаруживать патогенные микроорганизмы всего за несколько минут. В основе ноу-хау — технологии CRISPR.

«Современные коммерчески доступные носимые устройства обнаруживают физиологические сигналы, такие как частота сердечных сокращений, электронным способом, — объясняет соавтор исследования Питер Нгуен. — Однако они не могут обнаружить воздействие патогена или токсина. Это то, для чего в настоящее время требуется целая лаборатория. Однако наши датчики теперь могут использовать ту же самую тестирующую способность для носимых устройств для обнаружения и идентификации патогенов (любых бактерий или вирусов), а также токсинов. По сути, наша технология миниатюризирует всю лабораторию до носимого предмета одежды!»

Используя специальный симулятор, команда установила, что их маска в состоянии обнаруживать заболевание в течение 5-30 минут. По словам создателей устройства, их датчики сочетают скорость и удобство быстрых тестов на антигены с чувствительностью тестов ПЦР и могут быть эффективными при различении новых штаммов Covid.

Маски могли бы быть особенно полезны в ситуациях, когда возникают локальные вспышки заболевания, люди могли бы запросто проверять себя дома.

Плевое дело

Два индонезийских биотехнологических стартапа, Nalagenetics и Nusantics, получили одобрение регулирующих органов на запуск наборов для ПЦР-тестов, которые могут обнаруживать COVID-19 в образцах слюны. Эти наборы будут использоваться в качестве альтернативы тестам на мазки из носа и горла.

Изобретение Nalagenetics Quickspit имеет точность до 97%, согласно пресс-релизу, распространенному компанией. Эффективность набора была подтверждена несколькими лабораториями и больницами, а результаты были опубликованы в рецензируемом журнале.

Поскольку опыт получения теста на мазок может быть неудобным и даже болезненным для некоторых людей, набор для тестирования на основе слюны представляет собой удобный вариант, который подходит детям и пожилым людям. Quickspit доступен по цене (35 долларов против 48 за набор для ПЦР-анализа) и может использоваться без участия медицинских работников.

Роботы с зондом

Тайваньская компания Brain Navi тоже работает в области диагностики COVID-19, но она пошла немного другим путем. Она создает робота, который автономно выполняет тесты на мазок из носа.

Робот помогает сократить контакт персонала и пациентов с высокоинфекционными заболеваниями в точке тестирования за счет автономной навигации и безопасного сбора биообразцов.

Робот автоматически самостоятельно распознает структуру лица пациента и расположение ноздри и аккуратно берет образцы, чтобы избежать тесного контакта с пациентами.

Согласно Brain Navi, робот для мазка из носа использует некоторые фундаментальные функции NaoTrac, нейрохирургического навигационного робота, которого также разрабатывала эта компания.

Аналогичная идея посетила и отечественных ученых. Директор Института конструкторско-технологической информатики РАН Сергей Шептунов, главный инженер ООО «Ассистирующие хирургические технологии» Рахим Нахушев и академик РАН Дмитрий Пушкарь разработали и запатентовали (патент на изобретение № 2736541) роботохирургический комплекс, позволяющий бесконтактно взять мазок из зева пациента.

При взятии биоматериала используются два манипулятора роботизированного комплекса. Один из них непосредственно берет мазок, второй — упаковывает биоматериал в пробирку. Комплекс управляется лаборантом при помощи контроллера, на основании информации, получаемой с камеры и передаваемой на монитор. При этом лаборант и манипулятор, осуществляющий забор мазка, во время манипуляции находятся в «чистой зоне», отделенной от зоны нахождения пациента перегородкой, а манипулятор, упаковывающий биоматериал, расположен в «грязной» зоне.

Легкое дыхание

Израильская компания медицинского оборудования Hospitech Respiration сделала систему защиты органов дыхания, которая уменьшает осложнения вентиляции у интубированных пациентов и сводит к минимуму воздействие загрязнения на клинические бригады.

AnapnoGuard состоит из блока автоматического управления и запатентованной эндотрахеальной трубки с несколькими просветами, которая предотвращает такие осложнения, как госпитальная пневмония, пневмония, связанная с ИВЛ, и повреждение трахеи.

Более 600 человек прошли лечение с помощью этого устройства, в том числе пациенты COVID-19 в университетской больнице Тунцзи в китайской провинции Хубэй, первоначальном эпицентре пандемии.

Устройство AnapnoGuard обеспечивает автоматизированное управление давлением в манжете дыхательных путей и автоматическую эвакуацию секрета из подслизистой оболочки, снижая вероятность легочных инфекций и развития пневмонии, которая может развиться у вентилируемых пациентов, в том числе у болеющих COVID-19.

В тех случаях, когда инфекция уже развилась, она облегчает симптомы и помогает сократить время выздоровления.

А вот представители индийского стартапа Nocca Robotics никогда не видели аппарат ИВЛ до того, как не решили сами начать его производство. Партнеры специализировались на … роботах для очистки солнечных батарей. Но грянула пандемия, больницы Индии столкнулись с острым дефицитом аппаратов ИВЛ, и компания решила воспользоваться этой возможностью для развития своего бизнеса. На запуск проекта в рамках акселератора ушло 90 дней. Индусы не просто создали недорогой компактный и качественный прибор, но и усовершенствовали его.

«Когда инфицированный вирусом пациент на аппарате искусственной вентиляции легких выдыхает, он выдыхает воздух, наполненный коронавирусом. В нашем аппарате искусственной вентиляции легких мы сделали камеры с УФ-фильтром, который убивает вирус, чтобы очистить выдыхаемый воздух и сделать его безопасным для окружающих», — комментирует сооснователь фирмы Nikhil Kurele.

Лучи добра

Несколько компаний предложили рынку роботов-дезинфекторов. Так, Omron запустила робота LD-UVC, который автономно перемещается и дезинфицирует помещения, в том числе зоны с высокой чувствительностью, устраняя 99,90% бактерий и вирусов-как воздушно-капельных, так и капельных — путем обеспечения точной дозировки энергии UVC.

А киборги датской компании UVD Robots представляют собой мобильный массив мощных ультрафиолетовых лучей с короткой длиной волны (UVC), которые излучают достаточно энергии, чтобы буквально разорвать ДНК или РНК любых микроорганизмов. Для дезинфекции типичного помещения требуется от 10 до 15 минут, при этом робот проводит одну-две минуты в пяти или шести различных точках комнаты, чтобы максимально увеличить количество дезинфицируемых поверхностей. Ультрафиолетовая матрица робота излучает 20 джоулей на квадратный метр в секунду (на расстоянии одного метра) 254-нанометрового света, который полностью уничтожает 99,99% микробов.

Разработчики уверяют, что этот процесс более последователен, чем уборка человеком, поскольку робот каждый раз следует по одному и тому же пути.

Первоначально роботы были разработаны для борьбы с внутрибольничными инфекциями, но оказались крайне актуальны во время пандемии.

Забрало от недугов

Российская компания ZEST R&D разработала и запатентовала инновационную маску со сменными фильтрами, которая позволяет исключить возможность заражения любыми респираторными заболеваниями, включая COVID-19, даже при прямом контакте с больным.

Первая партия устройства запущена в производство, говорится в пресс-релизе фирмы.

Устройства ZestShield представляют собой герметичные шлемы с системой фильтрации, работающей засчет электрических вентиляторов. Благодаря им пользователь не тратит энергию дыхательной мускулатуры на прокачку воздуха через фильтры и дышит свободно.

«Стоимость ZestShield в рознице будет определять дистрибьютор, но минимальная стоимость базовой комплектации составляет порядка 250 долларов», — сообщил «Инвест-Форсайту» главный конструктор ZEST R&D Сергей Зеге.

По его словам, данная технология может быть актуальна на любом этапе пандемии, а также вне ее.

«Маска могут быть полезна людям, которые готовятся или только прошли вакцинацию, или просто люди с ослабленным иммунитетом, которым требуется защита. Наша технология позволяет избавить людей от сезонной аллергии или обезопасить их при работе на вредных предприятиях», — резюмировал Сергей Зеге.

Пилюля вместо укола

В Израиле создали первую в мире вакцину от коронавируса в капсулах Oravax. Об этом сообщает фармацевтическая компания Oramed Pharmaceuticals.

Уточняется, что после получения одобрения минздрава начнутся испытания вакцины. Ожидается, что это произойдет в августе этого года. Клинические испытания пройдут в Медицинском центре имени Сураски. При этом участниками станут всего лишь 24 добровольца, которые не делали прививку от COVID-19. Половине группы дадут одну капсулу, другой — две дозы препарата. Через шесть недель у них проверят уровень антител.

Генеральный директор Oramed Pharmaceuticals Надав Кидрон убежден, что оральная вакцина «более устойчива к разным штаммам коронавируса». По его словам, в отличие от Moderna и Pfizer, она нацелена на три структурных белка вируса. Вторым преимуществом эксперт назвал меньшую вероятность побочных эффектов. К тому же она не требует низких температур при хранении, что делает ее более доступной. Да и однократный прием является важным конкурентным преимуществом.

Потенциально израильская вакцина может использоваться самостоятельно или для проведения ревакцинации у тех, кто ранее получил другие иммунобиологические препараты.

Второе/третье мнение

В ходе 38-й Международной конференции по машинному обучению специалисты Лаборатории по искусственному интеллекту Сбера представили два ИИ-сервиса, которые могут быть крайне востребованы во время пандемии. Это модель по определению очагов пневмонии на рентгеновских снимках c дальнейшей приоритизацией пациентов и модель, позволяющая оценивать риск тяжелого течения заболевания у больных, госпитализированных с пневмонией, в том числе вызванной новым коронавирусом.

По утверждению Сбера, модель, разработанная для определения очагов пневмонии на рентгеновских снимках, показала точность 97,8%.

Модель по оценке риска тяжелого течения заболеваний у пациентов пульмонологического отделения использует информацию, внесенную врачом в электронную медицинскую карту в первые сутки госпитализации пациента. На ее основе система присваивает пациенту одну из двух степеней риска тяжелого течения болезни (в диапазоне от 29% до 100%). Это, в свою очередь, помогает врачам правильно и своевременно назначить оптимальную схему лечения.

Продуктов на основе ИИ для диагностики COVID-19 во всем мире было создано несколько сотен, однако недавние исследования показали, что ни один из них не годится для использования в клинической практике. К такому выводу, пришли, в частности, специалисты Института Тьюринга, национального центра науки о данных и ИИ Великобритании. В июне они опубликовали свой отчет, в котором сделали заключение, что инструменты ИИ оказали незначительное, если вообще оказали, влияние на борьбу с новой коронавирусной инфекцией.

Такие же тезисы содержатся в еще двух крупных исследованиях, в которых оценивались сотни инструментов прогнозирования, разработанных в 2020 году. Лора Винантс является ведущим автором одного из них, напечатанного в Британском медицинском журнале, который все еще обновляется по мере выхода новых инструментов и тестирования существующих. Она и ее коллеги изучили 232 алгоритма диагностики пациентов или прогнозирования того, с какой степенью тяжести болеть люди COVID-19, и обнаружили, что ни один из алгоритмов не пригоден для клинического применения. Только два из них были отмечены как достаточно многообещающие для будущих испытаний.

Работа Винантс подкреплена еще одним большим обзором, проведенным Дереком Дриггсом, исследователем машинного обучения в Кембриджском университете, и опубликованным в журнале Nature Machine Intelligence. Его команда изучала продукты прогнозирования риска для пациентов по медицинским изображениям, таким как рентгеновские снимки грудной клетки и КТ грудной клетки. Они просмотрели 415 имеющихся инструментов и констатировали, что ни один из них не подходит для клинического использования. Впрочем, ученые не ставят крест на ИИ целиком, но говорят о том, что разработчикам необходимо объединять усилия и тщательнее формировать более качественные датасеты.

Екатерина Погонцева, корреспондент «МВ» и «ФВ» специально для Evercare