Следете го внесот на течности преку комерцијално достапни паметни шишиња за вода

Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS. За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го исклучите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја прикажеме страницата без стилови и JavaScript.
Внесувањето течности е важно за да се спречи дехидрација и да се намалат повторливите камења во бубрезите. Во последниве години постои тренд за развивање алатки за следење на внесот на течности со користење на „паметни“ производи како што се паметните шишиња. Достапни се неколку комерцијално паметни шишиња за бебиња, главно наменети за возрасни кои се свесни за здравјето. Според нашите сознанија, овие шишиња не се валидирани во литературата. Оваа студија ги спореди перформансите и функционалноста на четири комерцијално достапни паметни шишиња за хранење. Шишињата се H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 и Thermos Smart Lid. Сто настани на голтање по шише беа снимени и анализирани и споредени со основната вистина добиена од скали со висока резолуција. H2OPal има најмала средна процентна грешка (MPE) и е во состојба да ги балансира грешките низ повеќе голтки. HidrateSpark 3 обезбедува најконзистентни и најсигурни резултати со најниски грешки при голтки по пат. MPE вредностите на шишињата HidrateSpark беа дополнително подобрени со користење на линеарна регресија бидејќи имаа поконзистентни индивидуални вредности на грешки. Thermos Smart Lid беше најмалку точен, бидејќи сензорот не се протегаше низ целото шише, предизвикувајќи губење на многу записи.
Дехидратацијата е многу сериозен проблем бидејќи може да доведе до несакани компликации, вклучувајќи конфузија, паѓања, хоспитализација и смрт. Рамнотежата на внесот на течности е важна, особено кај постари возрасни лица и лица со основни медицински состојби кои влијаат на регулацијата на течностите. На пациентите кои се изложени на ризик од повторливо формирање на камења им се препорачува да консумираат големи количини течности. Затоа, следењето на внесот на течности е корисен метод за да се утврди дали се внесува соодветен внес на течности1,2. Во литературата има многу обиди за креирање извештаи за системи или уреди кои можат да помогнат во следењето и управувањето со внесот на течности. За жал, повеќето од овие студии не резултираа со комерцијално достапен производ. Шишињата на пазарот се првенствено насочени кон рекреативни спортисти или возрасни лица кои се свесни за здравјето и сакаат да додадат хидратација. Во оваа статија, имавме за цел да утврдиме дали вообичаените, комерцијално достапни шишиња за вода се одржливо решение за истражувачите и пациентите. Споредивме четири комерцијални шишиња за вода во однос на перформансите и функционалноста. Шишињата се HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 и Thermos Smart Lid7 како што е прикажано на Слика 1. Овие шишиња беа избрани бидејќи се едни од само четирите популарни шишиња кои се (1) достапни. за купување во Канада и (2) имаат податоци за волуменот на SIP достапни преку мобилната апликација.
Слики од анализирани комерцијални шишиња: (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Термос Smart Lid7. Црвеното испрекинато поле ја покажува локацијата на сензорот.
Од горенаведените шишиња, само претходните верзии на HidrateSpark се валидирани во истражувања8. Студијата покажа дека шишето HidrateSpark било точно во рамките на 3% од мерењето на вкупниот внес во текот на 24-часовен период на внес на течности. HidrateSpark се користи и во клинички студии за следење на внесот кај пациенти со бубрежни камења9. Оттогаш, HidrateSpark разви нови шишиња со различни сензори. H2OPal се користи во други студии за следење и промовирање на внесот на течности, но ниедна специфична студија не ја потврдила неговата ефикасност2,10. Плечер и др. Геријатриските карактеристики и информации достапни онлајн беа споредени за неколку комерцијални шишиња, но тие не извршија никаква валидација на нивната точност11.
Сите четири комерцијални шишиња вклучуваат бесплатна сопствена апликација за прикажување и складирање на настани за ингестија пренесени преку Bluetooth. HidrateSpark 3 и термос Smart Lid го имаат сензорот во средината на шишето, веројатно користејќи капацитивен сензор, додека HidrateSpark Steel и H2Opal имаат сензор на дното, користејќи сензор за оптоварување или притисок. Локацијата на сензорот е прикажана во црвеното испрекинато поле на Слика 1. Во термос Smart Lid, сензорот не може да го достигне дното на садот.
Секое шише се тестира во две фази: (1) фаза на контролирано вшмукување и (2) фаза на слободно живеење. Во обете фази, резултатите снимени од шишето (добиени од мобилната апликација на производот што се користи на Android 11) беа споредени со податоците добиени со вага од 5 кг (Starfrit Electronic Kitchen Scale 93756). Сите шишиња беа калибрирани пред да се соберат податоци со помош на апликацијата. Во Фаза 1, големини на голтки од 10 mL до 100 mL од 10 mL до 100 mL беа мерени по случаен редослед, по 5 мерења секое, за вкупно 50 мерења по шишенце. Овие настани не се вистински настани на пиење кај луѓето, туку се истураат за да може подобро да се контролира количината на секоја голтка. Во оваа фаза, рекалибрирајте го шишето ако грешката во голтката е поголема од 50 mL и повторно спарете го ако апликацијата ја изгуби Bluetooth конекцијата со шишето. За време на фазата на слободно живеење, корисникот пие вода слободно од шише во текот на денот и избира различни голтки. Оваа фаза вклучува и 50 голтки со текот на времето, но не сите од нив. по ред. Затоа, секое шише има збир на податоци од вкупно 100 мерења.
За да се утврди вкупниот внес на течности и да се обезбеди соодветна дневна хидратација, поважно е да се имаат точни мерења на волуметрискиот внес во текот на денот (24 часа) отколку секоја голтка. Меѓутоа, за да се идентификуваат знаци за брза интервенција, секоја голтка треба да има мала грешка, како што е направено во студијата на Конрој и сор. 2. Ако голтката не е снимена или е лошо снимена, клучно е шишето да може да го балансира волуменот на следната снимка. Затоа, грешката (измерен волумен - вистински волумен) се прилагодува рачно. На пример, да претпоставиме дека испитаникот испи 10 mL и шишето пријавило 0 mL, но потоа испитаникот испи 20 mL и шишето пријавило вкупно 30 mL, прилагодената грешка би била 0 mL.
Табела 1 ги наведува различните метрики за перформанси за секое шише земајќи ги предвид двете фази (100 голтки). Просечната процентна грешка (MPE) по голтка, средната апсолутна грешка (MAE) по голтка и кумулативната MPE се пресметуваат на следниов начин:
каде што \({S}_{act}^{i}\) и \({S}_{est}^{i}\) се фактичките и проценетите внесови на \({i}_{th}\) sip, а \(n\) е вкупниот број на голтки. \({C}_{act}^{k}\) и \({C}_{est}^{k}\) го претставуваат кумулативниот внес на последните \(k\) голтки. Sip MPE ја разгледува процентната грешка за секоја поединечна голтка, додека кумулативната MPE ја разгледува вкупната процентна грешка со текот на времето. Според резултатите во Табела 1, H2OPal има најмал број на изгубени записи, најмала Sip MPE и најниска кумулативна MPE. Средната грешка е подобра од средната апсолутна грешка (MAE) како споредбена метрика при одредување на вкупниот внес со текот на времето. Бидејќи ја илустрира способноста на шишето да се опорави од лоши мерења со текот на времето додека ги евидентира последователните мерења. SIP MAE е исто така вклучен во апликации каде што точноста на секоја голтка е важна затоа што ја пресметува апсолутната грешка на секоја голтка. Кумулативната MPE исто така мери колку добро мерењата се избалансирани низ целата фаза и не казнува ниту една голтка. Друго набљудување беше дека 3 од 4-те шишиња го потцениле внесот на волумен по уста прикажан во Табела 1 со негативни броеви.
Коефициентите на корелација на Пирсон во R-квадрат за сите шишиња се прикажани и во Табела 1. HidrateSpark 3 го обезбедува највисокиот коефициент на корелација. Иако HidrateSpark 3 има некои недостасувачки записи, повеќето од нив се мали отвори (Графиконот Бланд-Алтман на Слика 2, исто така, потврдува дека HidrateSpark 3 има најмала граница на согласност (LoA) во споредба со другите три шишиња. LoA анализира колку добро се согласуваат вистинските и измерените вредности. Понатаму, скоро сите мерења беа во опсегот LoA, што потврдува дека ова шише дава конзистентни резултати, како што е прикажано на Слика 2в. Сепак, повеќето вредности се под нула, што значи дека големината на sip често е потценета. Истото важи и за HidrateSpark Steel на Слика 2б, каде што повеќето од вредностите на грешката се негативни. Затоа, овие две шишиња даваат највисок MPE и кумулативен MPE во споредба со H2Opal и Thermos Smart Lid, со грешки распределени над и под 0, како што е прикажано на Слика 2а, г.
Бланд-Алтманови графикони на (а) H2OPal, (б) HidrateSpark челик, (в) HidrateSpark 3 и (г) Thermos Smart Lid. Испрекинатата линија го претставува интервалот на доверба околу средната вредност, пресметана од стандардната девијација во Табела 1.
HidrateSpark Steel и H2OPal имаа слични стандардни отстапувања од 20,04 mL и 21,41 mL, соодветно. Сликите 2a, b исто така покажуваат дека вредностите на HidrateSpark Steel секогаш отскокнуваат околу средната вредност, но генерално остануваат во рамките на LoA регионот, додека H2Opal има повеќе вредности надвор од LoA регионот. Максималната стандардна девијација на Thermos Smart Lid беше 35,42 mL, а повеќе од 10% од мерењата беа надвор од LoA регионот прикажан на Слика 2d. Ова шише обезбеди најмала Sip Mesome Error и релативно мала кумулативна MPE, и покрај тоа што има најмногу недостасувачки записи и најголема стандардна девијација. Thermos SmartLid има многу пропуштени снимки бидејќи сензорската сламка не се протега до дното на садот, предизвикувајќи пропуштени снимки кога содржината на течност е под сензорската палка (~80 mL). Ова треба да доведе до потценување на внесот на течности; Сепак, Термос беше единственото шише со позитивен MPE и Sip Mesome Error, што имплицира дека шишето го преценило внесот на течности. Значи, причината зошто просечната грешка во голтката на Термос е толку ниска е затоа што мерењето е преценето за скоро секое шише. Кога овие преценувања се пресметуваат во просек, вклучувајќи многу пропуштени голтки кои воопшто не се евидентирани (или „потценети“), просечниот резултат е избалансиран. Кога се исклучуваат пропуштените записи од пресметката, Sip Mesome Error стана +10,38 mL, потврдувајќи големо преценување на една голтка. Иако ова може да изгледа позитивно, шишето всушност е неточно во проценките на поединечните голтки и е несигурно бидејќи пропушта многу настани за пиење. Понатаму, како што е прикажано на Слика 2d, Thermos SmartLid се чини дека ја зголемува грешката со зголемување на големината на голтката.
Сѐ на сѐ, H2OPal беше најточен во проценката на голтките со текот на времето и најсигурен начин за мерење на повеќето снимки. Thermos Smart Lid беше најмалку прецизен и пропушти повеќе голтки од другите шишиња. Шишето HidrateSpark 3 имаше поконзистентни вредности на грешка, но ги потцени повеќето голтки, што резултираше со слаби перформанси со текот на времето.
Се покажува дека шишето може да има одредено поместување кое може да се компензира со помош на алгоритам за калибрација. Ова е особено точно за шишето HidrateSpark, кое има мала стандардна девијација на грешка и секогаш потценува еден голтка. Методот на најмали квадрати (LS) беше користен со податоци од фаза 1, при што беа исклучени сите недостасувачки записи за да се добијат вредности на поместување и зголемување. Резултирачката равенка беше користена за внесот на голтка измерен во втората фаза за да се пресмета вистинската вредност и да се одреди калибрираната грешка. Табела 2 покажува дека калибрацијата ја подобрила средната грешка на Sip за две шишиња HidrateSpark, но не и за H2OPal или Thermos Smart Lid.
За време на Фаза 1, каде што се вршат сите мерења, секое шише се полни повеќе пати, така што пресметаниот MAE може да биде засегнат од нивото на полнење на шишето. За да се утврди ова, секое шише е поделено на три нивоа, високо, средно и ниско, врз основа на вкупниот волумен на секое шише. За мерењата од Фаза 1, беше извршен еднонасочен ANOVA тест за да се утврди дали нивоата се значително различни во апсолутната грешка. За HidrateSpark 3 и Steel, грешките за трите категории не се значително различни. Имаше гранична значајна разлика (p Двострани t-тестови беа извршени за да се споредат грешките во фаза 1 и фаза 2 за секое шише. Постигнавме p > 0,05 за сите шишиња, што значи дека двете групи не беа значително различни. Сепак, беше забележано дека двете шишиња HidrateSpark изгубија многу поголем број на снимки во фаза 2. За H2OPal, бројот на пропуштени снимки беше речиси еднаков (2 наспроти 3), додека за Thermos SmartLid имаше помалку пропуштени снимки (6 наспроти 10). Бидејќи шишињата HidrateSpark беа подобрени по калибрацијата, t-тест беше извршен и по калибрацијата. За HidrateSpark 3, постои значителна разлика во грешките помеѓу Фаза 1 и Фаза 2 (p = 0,046). Ова е поверојатно поради поголемиот број на пропуштени записи во фаза 2 во споредба со фаза 1.
Овој дел дава увид во употребливоста на шишето и неговата примена, како и други функционални информации. Иако точноста на шишето е важна, факторот на употребливост е исто така важен при изборот на шише.
HidrateSpark 3 и HidrateSpark Steel се опремени со LED светла кои ги потсетуваат корисниците да пијат вода ако не ги исполнат своите цели како што е планирано, или трепкаат одреден број пати на ден (поставено од корисникот). Тие исто така може да се постават да трепкаат секој пат кога корисникот ќе пие. H2OPal и термос Smart Lid немаат никаква визуелна повратна информација за да ги потсетуваат корисниците да пијат вода. Сепак, сите купени шишиња имаат мобилни известувања за да ги потсетуваат корисниците да пијат преку мобилната апликација. Бројот на известувања дневно може да се прилагоди во апликациите HidrateSpark и H2OPal.
HidrateSpark 3 и Steel користат линеарни трендови за да ги водат корисниците кога да пијат вода и да дадат препорачана часовна цел што корисниците треба да ја достигнат до крајот на денот. H2OPal и Thermos Smart Lid обезбедуваат само дневна вкупна цел. Кај сите шишиња, ако уредот не е поврзан со апликацијата преку Bluetooth, податоците ќе се складираат локално и ќе се синхронизираат по спарувањето.
Ниту едно од четирите шишиња не се фокусира на хидратација за постарите лица. Дополнително, формулите што ги користат шишињата за да ги утврдат дневните цели за внес не се достапни, што го отежнува утврдувањето дали се соодветни за постари возрасни лица. Повеќето од овие шишиња се големи и тешки и не се прилагодени за постари лица. Употребата на мобилни апликации можеби не е идеална за постари возрасни лица, иако може да биде корисно за истражувачите да собираат податоци од далечина.
Сите шишиња не можат да утврдат дали течноста е консумирана, фрлена или истурена. Сите шишиња исто така треба да се постават на површина по секоја голтка за прецизно да се евидентира внесот. Ова значи дека може да се пропуштат пијалоци ако шишето не е поставено, особено при повторно полнење.
Друго ограничување е што уредот треба периодично да се повторно спарува со апликацијата за да се синхронизираат податоците. Термосот требаше да се повторно спарува секој пат кога ќе се отвори апликацијата, а шишето HidrateSpark честопати се мачеше да најде Bluetooth конекција. H2OPal е најлесно да се повторно спари со апликацијата ако конекцијата е изгубена. Сите шишиња се калибрираат пред да започне тестирањето и мора да се рекалибрираат барем еднаш за време на процесот. Шишето HidrateSpark и H2OPal мора да се испразнат и целосно да се наполнат за калибрација.
Сите шишиња немаат опција за преземање или долгорочно зачувување на податоци. Исто така, до ниту едно од нив не може да се пристапи преку API-то.
HidrateSpark 3 и H2OPal користат заменливи литиум-јонски батерии, HidrateSpark Steel и Thermos SmartLid користат батерии што можат да се полнат. Како што наведува производителот, батеријата што може да се полнат треба да трае до 2 недели со целосно полнење, но мора да се полни речиси неделно кога Thermos SmartLid се користи интензивно. Ова е ограничување бидејќи многу луѓе нема да се сетат редовно да го полнат шишето.
Постојат различни фактори што можат да влијаат на изборот на паметно шише, особено кога корисникот е постаро лице. Тежината и волуменот на шишето се важен фактор бидејќи треба да биде лесно за употреба од страна на изнемоштени постари лица. Како што споменавме претходно, овие шишиња не се прилагодени за постари лица. Цената и количината на течност по шише е исто така друг фактор. Табела 3 ги прикажува висината, тежината, волуменот на течноста и цената на секое шише. Термос Паметниот Капак е најевтин и најлесен бидејќи е направен целосно од полесна пластика. Исто така, содржи најмногу течности во споредба со другите три шишиња. Спротивно на тоа, H2OPal беше највисокото, најтешкото и најскапото од шишињата во истражувањето.
Комерцијално достапните паметни шишиња се корисни за истражувачите бидејќи нема потреба од прототипирање на нови уреди. Иако има многу достапни паметни шишиња за вода, најчестиот проблем е што корисниците немаат пристап до податоците или суровите сигнали, а само некои резултати се прикажуваат во мобилната апликација. Постои потреба да се развие широко користено паметно шише со висока точност и целосно достапни податоци, особено такво прилагодено за постари лица. Од четирите тестирани шишиња, H2OPal веднаш по купувањето имаше најнизок Sip MPE, кумулативен MPE и број на пропуштени снимки. HidrateSpark 3 има највисока линеарност, најмала стандардна девијација и најнизок MAE. HidrateSpark Steel и HidrateSpark 3 може едноставно рачно да се калибрираат за да се намали средната грешка на Sip користејќи го LS методот. За поточни снимки на sip, HidrateSpark 3 е шишето по избор, додека за поконзистентни мерења со текот на времето, H2OPal е првиот избор. Thermos SmartLid имаше најмалку сигурни перформанси, имаше најмногу пропуштени голтки и преценети поединечни голтки.
Студијата не е без ограничувања. Во реални сценарија, многу корисници ќе пијат од други садови, особено топли течности, пијалоци купени од продавница и алкохол. Идната работа треба да процени како формата на секое шише влијае на грешките за да се насочи дизајнот на паметно шише за вода.
Рул, АД, Лиске, ЈЦ и Паис, ВМ Џуниор. 2020. Справување со камења во бубрезите. JAMA 323, 1961–1962. https://doi.org/10.1001/jama.2020.0662 (2020).
Конрој, ДЕ, Вест, АБ, Брунке-Рис, Д., Томаз, Е. и Стрипер, НМ. Навремена адаптивна интервенција за промовирање на внесот на течности кај пациенти со бубрежни камења. Здравствена психологија.39, 1062 (2020).
Коен, Р., Ферни, Г. и Рошан Фекр, А. Системи за следење на внесот на течности кај постари лица: преглед на литературата. Нутриенти 13, 2092. https://doi.org/10.3390/nu13062092 (2021).
Inc, H. HidrateSpark 3 Паметно шише за вода и бесплатна апликација за следење на хидратацијата – Black https://hidratespark.com/products/black-hidrate-spark-3. Пристапено на 21 април 2021 година.
HidrateSpark STEEL Изолирано паметно шише за вода од не'рѓосувачки челик и апликација – Hidrate Inc. https://hidratespark.com/products/hidratespark-steel. Пристапено на 21 април 2021 година.
Шише за хидратација поврзано со Thermos® со паметно капаче. https://www.thermos.com/smartlid. Пристапено на 9 ноември 2020 година.
Борофски, МС, Даув, Калифорнија, Јорк, Н., Тери, К. и Лингеман, ЏЕ Точност на мерење на дневниот внес на течности со помош на „паметно“ шише за вода. Уролитијаза 46, 343–348. https://doi.org/10.1007/s00240-017-1006-x (2018).
Бернард, Ј., Сонг, Л., Хендерсон, Б. и Тасијан, ГЕ. Поврзаност помеѓу дневниот внес на вода и 24-часовното излачување на урина кај адолесценти со бубрежни камења. Урологија 140, 150–154. https://doi.org/10.1016/j.urology.2020.01.024 (2020).
Фалман, С., Психоула, И., Чен, Л., Чен, Ф., Дојл, Ј., Трибоан, Д. Реалност и перцепција: Следење на активностите и собирање податоци во паметни домови во реалниот свет. Во зборникот на трудови од конференцијата IEEE SmartWorld 2017, Сеприсутна интелигенција и компјутерство, Напредно и доверливо компјутерство, Скалабилно компјутерство и комуникации, Облачно и големо компјутерство, Интернет на луѓе и иновации во паметни градови (SmartWorld/SCALCOM/UIC/ATC/ CBDCom/IOP/SCI), 1-6 (IEEE, 2017).
Плечер, Д.А. и др. Интерактивен гаџет за пиење вода дизајниран за постари лица и пациенти со Алцхајмерова болест. Во тужба за човечката страна на ИТ за постарата популација. Социјални медиуми, игри и асистирани средини (ур. Zhou, J. и Salvendy, G.) 444–463 (Springer International Publishing, 2019).
Оваа работа беше поддржана од грант од Фондацијата на Канадските институти за здравствени истражувања (CIHR) (FDN-148450). Д-р Ферни го доби финансирањето како претседател на Креган за семејна превенција и медицинска технологија.
Институт за змејови, Институт за рехабилитација во Торонто – Универзитетска здравствена мрежа, Торонто, Канада
Концептуализација – RC; Методологија – RC, AR; Пишување – Подготовка на ракопис – RC, AR; Пишување – Рецензија и уредување, GF, AR; Супервизија – AR, GF Сите автори ја прочитале и се согласуваат со објавената верзија на ракописот.
„Спрингер Нејчр“ останува неутрален во однос на јурисдикциските барања за објавени карти и институционална припадност.
Отворен пристап Оваа статија е лиценцирана според меѓународната лиценца Creative Commons Attribution 4.0, која дозволува употреба, споделување, адаптација, дистрибуција и репродукција во кој било медиум или формат, под услов да го наведете оригиналниот автор и извор, обезбедувајќи лиценца Creative Commons и наведувајќи дали се направени промени. Сликите или другите материјали од трети страни во оваа статија се вклучени според лиценцата Creative Commons на статијата, освен ако не е поинаку наведено во заслугите за материјалот. Доколку материјалот не е вклучен во лиценцата Creative Commons на статијата и вашата наменета употреба не е дозволена со закон или пропис или го надминува дозволеното, ќе треба да добиете дозвола директно од сопственикот на авторските права. За да видите копија од оваа лиценца, посетете ја страницата http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Коен, Р., Ферни, Г. и Рошан Фекр, А. Следење на внесот на течности во комерцијално достапни паметни шишиња за вода. Science Rep 12, 4402 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335-5
Со поднесување на коментар, се согласувате да се придржувате до нашите Услови и упатства за заедницата. Доколку видите навредлива содржина или содржина што не е во согласност со нашите услови или упатства, ве молиме означете ја како несоодветна.