Пратите унос течности помоћу комерцијално доступних паметних флаша за воду

Хвала вам што сте посетили Nature.com. Верзија прегледача коју користите има ограничену подршку за CSS. За најбоље искуство, препоручујемо вам да користите ажурирани прегледач (или да искључите режим компатибилности у Internet Explorer-у). У међувремену, како бисмо осигурали континуирану подршку, приказиваћемо сајт без стилова и JavaScript-а.
Унос течности је важан за спречавање дехидрације и смањење поновног појављивања камена у бубрегу. Последњих година постоји тренд развоја алата за праћење уноса течности коришћењем „паметних“ производа као што су паметне флашице. Постоји неколико комерцијално доступних паметних флашица за бебе, углавном намењених одраслима који воде рачуна о здрављу. Колико нам је познато, ове флашице нису валидиране у литератури. Ова студија је упоредила перформансе и функционалност четири комерцијално доступне паметне флашице за храњење. Флашице су H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 и Thermos Smart Lid. Стотину догађаја гутања по флашици је забележено и анализирано и упоређено са стварним подацима добијеним помоћу скала високе резолуције. H2OPal има најнижу средњу процентуалну грешку (MPE) и може да балансира грешке у више гутљаја. HidrateSpark 3 пружа најконзистентније и најпоузданије резултате са најмањим грешкама у гутљајима по времену. MPE вредности HidrateSpark флашица су додатно побољшане коришћењем линеарне регресије јер су имале конзистентније вредности појединачних грешака. Thermos Smart Lid је био најмање прецизан, јер се сензор није протезао преко целе флашице, што је довело до губитка многих записа.
Дехидратација је веома озбиљан проблем јер може довести до нежељених компликација, укључујући конфузију, падове, хоспитализацију и смрт. Равнотежа уноса течности је важна, посебно код старијих особа и особа са основним медицинским стањима која утичу на регулацију течности. Пацијентима са ризиком од поновног формирања камена саветује се да конзумирају велике количине течности. Стога је праћење уноса течности корисна метода за утврђивање да ли се уноси адекватан унос течности1,2. У литератури постоји много покушаја да се креирају извештаји о системима или уређајима који могу помоћи у праћењу и управљању уносом течности. Нажалост, већина ових студија није резултирала комерцијално доступним производом. Флаше на тржишту су првенствено намењене рекреативним спортистима или одраслима који воде рачуна о здрављу и желе да додају хидратацију. У овом чланку, циљ нам је био да утврдимо да ли су уобичајене, комерцијално доступне флаше за воду одрживо решење за истраживаче и пацијенте. Упоредили смо четири комерцијалне флаше за воду у погледу перформанси и функционалности. Флаше су HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 и Thermos Smart Lid7 као што је приказано на слици 1. Ове флаше су изабране јер су једне од само четири популарне флаше које су... (1) доступно за куповину у Канади и (2) имају податке о количини попијaних пића доступне путем мобилне апликације.
Слике анализираних комерцијалних боца: (а) HidrateSpark 34, (б) HidrateSpark Steel5, (ц) H2OPal6, (д) ​​Thermos Smart Lid7. Црвена испрекидана кутија приказује локацију сензора.
Од горе наведених боца, само су претходне верзије HidrateSpark-а валидиране у истраживањима8. Студија је открила да је HidrateSpark боца била тачна унутар 3% мерења укупног уноса током периода од 24 сата уноса течности. HidrateSpark је такође коришћен у клиничким студијама за праћење уноса код пацијената са бубрежним каменом9. Од тада, HidrateSpark је развио нове боце са различитим сензорима. H2OPal је коришћен у другим студијама за праћење и подстицање уноса течности, али ниједна специфична студија није потврдила његове перформансе2,10. Pletcher et al. Геријатријске карактеристике и информације доступне на мрежи упоређене су за неколико комерцијалних боца, али нису извршили никакву валидацију њихове тачности11.
Све четири комерцијалне боце укључују бесплатну власничку апликацију за приказивање и чување догађаја гутања који се преносе путем Блутута. HidrateSpark 3 и Thermos Smart Lid имају сензор у средини боце, могуће користећи капацитивни сензор, док HidrateSpark Steel и H2Opal имају сензор на дну, користећи сензор оптерећења или притиска. Локација сензора је приказана у црвеном испрекиданом оквиру на слици 1. Код Thermos Smart Lid-а, сензор не може да досегне дно посуде.
Свака боца се тестира у две фазе: (1) фаза контролисаног усисавања и (2) фаза слободног живота. У обе фазе, резултати које је забележила боца (добијени из мобилне апликације производа која се користи на Андроиду 11) упоређени су са стварним подацима добијеним коришћењем ваге од 5 кг (Starfrit електронска кухињска вага 93756). Све боце су калибрисане пре него што су подаци прикупљени помоћу апликације. У Фази 1, величине гутљаја од 10 мл до 100 мл мерене су насумичним редоследом, по 5 мерења, за укупно 50 мерења по боци. Ови догађаји нису стварни догађаји пијења код људи, већ се сипају тако да се количина сваког гутљаја може боље контролисати. У овој фази, поново калибришите боцу ако је грешка гутљаја већа од 50 мл и поново је упарите ако апликација изгуби блутут везу са боцом. Током фазе слободног живота, корисник слободно пије воду из боце током дана и бира различите гутљаје. Ова фаза такође укључује 50 гутљаја током времена, али не све... поређајте их у низу. Стога, свака боца има скуп података од укупно 100 мерења.
Да би се утврдио укупан унос течности и осигурала правилна дневна хидратација, важније је имати тачна мерења волуметријског уноса током дана (24 сата) него сваког гутљаја. Међутим, да би се идентификовали брзи знаци за интервенцију, сваки гутљај мора имати малу грешку, као што је урађено у студији Конроја и др. 2. Ако гутљај није забележен или је лоше забележен, кључно је да флашица може да уравнотежи запремину при следећем снимању. Стога се грешка (измерена запремина - стварна запремина) подешава ручно. На пример, претпоставимо да је испитаник попио 10 мл и флашица је пријавила 0 мл, али затим је испитаник попио 20 мл и флашица је пријавила укупно 30 мл, прилагођена грешка би била 0 мл.
Табела 1 наводи различите показатеље перформанси за сваку боцу узимајући у обзир две фазе (100 гутљаја). Средња процентуална грешка (MPE) по гутљају, средња апсолутна грешка (MAE) по гутљају и кумулативна MPE израчунавају се на следећи начин:
где су \({S}_{act}^{i}\) и \({S}_{est}^{i}\) стварни и процењени унос \({i}_{th}\) гутљаја, а \(n\) је укупан број гутљаја.\({C}_{act}^{k}\) и \({C}_{est}^{k}\) представљају кумулативни унос последњих \(k\) гутљаја. MPE гутљаја посматра процентуалну грешку за сваки појединачни гутљај, док кумулативни MPE посматра укупни процентуални проценат грешке током времена. Према резултатима у Табели 1, H2OPal има најмањи број изгубљених записа, најнижи MPE гутљаја и најнижи кумулативни MPE. Средња грешка је боља од средње апсолутне грешке (MAE) као метрика поређења при одређивању укупног уноса током времена. Јер илуструје способност боце да се опорави од лоших мерења током времена док снима накнадна мерења. MAE гутљаја је такође укључен у апликације где је тачност сваког гутљаја важна јер израчунава апсолутну грешку сваки гутљај. Кумулативни МПЕ такође мери колико су мерења уравнотежена током фазе и не кажњава ниједан гутљај. Још једно запажање је било да су 3 од 4 боце потцениле унос запремине по устима приказан у Табели 1 са негативним бројевима.
Пирсонови коефицијенти корелације R-квадрат за све боце су такође приказани у Табели 1. HidrateSpark 3 пружа највиши коефицијент корелације. Иако HidrateSpark 3 има неке недостајуће записе, већина њих су малих отвора (Бланд-Алтманов графикон на слици 2 такође потврђује да HidrateSpark 3 има најмању границу слагања (LoA) у поређењу са остале три боце. LoA анализира колико се добро стварне и измерене вредности слажу. Штавише, скоро сва мерења су била у LoA опсегу, што потврђује да ова боца пружа конзистентне резултате, као што је приказано на слици 2ц. Међутим, већина вредности је испод нуле, што значи да је величина гутљаја често потцењена. Исто важи и за HidrateSpark Steel на слици 2б, где је већина вредности грешака негативна. Стога, ове две боце пружају највећу MPE и кумулативну MPE у поређењу са H2Opal и Thermos Smart Lid, са грешкама распоређеним изнад и испод 0, као што је приказано на слици 2а,д.
Бланд-Алтманови дијаграми за (а) H2OPal, (б) HidrateSpark Steel, (ц) HidrateSpark 3 и (д) Thermos Smart Lid. Испрекидана линија представља интервал поверења око средње вредности, израчунат из стандардне девијације у Табели 1.
HidrateSpark Steel и H2OPal имали су сличне стандардне девијације од 20,04 mL и 21,41 mL, респективно. Слике 2a,b такође показују да вредности HidrateSpark Steel увек одскачу око средње вредности, али генерално остају унутар LoA региона, док H2Opal има више вредности ван LoA региона. Максимална стандардна девијација термос паметног поклопца била је 35,42 mL, а више од 10% мерења било је ван LoA региона приказаног на слици 2d. Ова боца је пружила најмању просечну грешку гутљаја и релативно малу кумулативну MPE, упркос томе што је имала највише недостајућих записа и највећу стандардну девијацију. Термос паметни поклопац има много пропуштених снимака јер се сламка сензора не протеже до дна посуде, што узрокује пропуштене снимке када је садржај течности испод сензорског штапића (~80 mL). Ово би требало да доведе до потцењивања уноса течности; Међутим, термос је био једина боца са позитивном МПЕ и средњом грешком гутљаја, што имплицира да је боца преценила унос течности. Дакле, разлог зашто је просечна грешка гутљаја термоса тако ниска је тај што је мерење прецењено за скоро сваку боцу. Када се ова прецењивања усредње, укључујући многе пропуштене гутљаје који уопште нису забележени (или су „потцењени“), просечан резултат је уравнотежен. Када се из прорачуна искључе пропуштени записи, средња грешка гутљаја постаје +10,38 мл, што потврђује велико прецењивање једног гутљаја. Иако ово може изгледати позитивно, боца је заправо нетачна у проценама појединачних гутљаја и непоуздана јер пропушта многе догађаје пијења. Штавише, као што је приказано на слици 2д, чини се да паметни поклопац термоса повећава грешку са повећањем величине гутљаја.
Све у свему, H2OPal је био најтачнији у процени гутљаја током времена и најпоузданији начин за мерење већине снимака. Термос паметни поклопац је био најмање прецизан и пропустио је више гутљаја од осталих боца. Боца HidrateSpark 3 је имала конзистентније вредности грешака, али је потценила већину гутљаја што је резултирало лошим перформансама током времена.
Испоставља се да боца може имати извесно одступање које се може компензовати коришћењем алгоритма за калибрацију. Ово посебно важи за боцу HidrateSpark, која има малу стандардну девијацију грешке и увек потцењује један гутљај. Метода најмањих квадрата (LS) је коришћена са подацима из фазе 1, искључујући све недостајуће записе да би се добиле вредности одступања и појачања. Добијена једначина је коришћена за унос гутљаја измерен у другој фази да би се израчунала стварна вредност и одредила калибрисана грешка. Табела 2 показује да је калибрација побољшала средњу грешку гутљаја за две HidrateSpark боце, али не и за H2OPal или Thermos Smart Lid.
Током Фазе 1, где се врше сва мерења, свака боца се поново пуни више пута, тако да израчуната MAE може бити под утицајем нивоа напуњености боце. Да би се ово утврдило, свака боца је подељена на три нивоа, висок, средњи и низак, на основу укупне запремине сваке боце. За мерења Фазе 1, спроведен је једносмерни ANOVA тест како би се утврдило да ли су нивои значајно различити у апсолутној грешци. За HidrateSpark 3 и Steel, грешке за три категорије се не разликују значајно. Постојала је гранично значајна разлика (p Двострани t-тестови су спроведени да би се упоредиле грешке у фази 1 и фази 2 за сваку боцу. Постигли смо p > 0,05 за све боце, што значи да се две групе нису значајно разликовале. Међутим, примећено је да су две HidrateSpark боце изгубиле много већи број снимака у фази 2. За H2OPal, број пропуштених снимака био је скоро једнак (2 наспрам 3), док је за Thermos SmartLid било мање пропуштених снимака (6 наспрам 10). Пошто су све HidrateSpark боце побољшане након калибрације, t-тест је такође спроведен након калибрације. За HidrateSpark 3 постоји значајна разлика у грешкама између фазе 1 и фазе 2 (p = 0,046). Ово је вероватније због већег броја недостајућих записа у фази 2 у поређењу са фазом 1.
Овај одељак пружа увид у употребљивост боце и њену примену, као и друге функционалне информације. Иако је тачност боце важна, фактор употребљивости је такође важан при избору боце.
ХидратеСпарк 3 и ХидратеСпарк Стил су опремљени ЛЕД светлима која подсећају кориснике да пију воду ако не испуне своје циљеве како је планирано, или трепћу одређени број пута дневно (подешава корисник). Такође се могу подесити да трепћу сваки пут када корисник пије. H2OPal и Thermos Smart Lid немају никакву визуелну повратну информацију која би подсетила кориснике да пију воду. Међутим, све купљене боце имају мобилна обавештења која подсећају кориснике да пију путем мобилне апликације. Број обавештења дневно може се прилагодити у апликацијама ХидратеСпарк и H2OPal.
HidrateSpark 3 и Steel користе линеарне трендове како би водили кориснике када да пију воду и дају предложени циљ на сатном нивоу који би корисници требало да достигну до краја дана. H2OPal и Thermos Smart Lid пружају само укупни дневни циљ. Код свих флаша, ако уређај није повезан са апликацијом путем блутута, подаци ће бити сачувани локално и синхронизовани након упаривања.
Ниједна од четири бочице се не фокусира на хидратацију за старије особе. Поред тога, формуле које бочице користе за одређивање дневних циљева уноса нису доступне, што отежава утврђивање да ли су погодне за старије особе. Већина ових бочица је велика и тешка и није прилагођена старијим особама. Употреба мобилних апликација такође можда није идеална за старије особе, иако може бити корисна за истраживаче да прикупљају податке на даљину.
Не могу се утврдити све флаше да ли је течност поједена, бачена или просута. Све флаше такође морају бити постављене на површину након сваког гутљаја како би се тачно забележио унос. То значи да се пића могу пропустити ако се флаша не спусти, посебно приликом допуњавања.
Још једно ограничење је то што уређај треба периодично поново упаривати са апликацијом ради синхронизације података. Термос је морао поново упаривати сваки пут када би се апликација отворила, а боца HidrateSpark је често имала проблема са проналажењем Bluetooth везе. H2OPal је најлакше поново упарити са апликацијом ако се веза изгуби. Све боце се калибришу пре почетка тестирања и морају се поново калибрисати барем једном током процеса. Боца HidrateSpark и H2OPal морају се испразнити и потпуно напунити за калибрацију.
Све боце немају могућност преузимања или дугорочног чувања података. Такође, ниједној од њих се не може приступити путем АПИ-ја.
HidrateSpark 3 и H2OPal користе заменљиве литијум-јонске батерије, док HidrateSpark Steel и Thermos SmartLid користе пуњиве батерије. Како је навео произвођач, пуњива батерија би требало да траје до 2 недеље са пуним пуњењем, међутим, мора се пунити скоро недељно када се Thermos SmartLid интензивно користи. Ово је ограничење јер се многи људи неће сетити да редовно пуне боцу.
Постоји низ фактора који могу утицати на избор паметне боце, посебно када је корисник старија особа. Тежина и запремина боце су важан фактор јер је потребно да је могу лако користити крхке старије особе. Као што је раније поменуто, ове боце нису прилагођене старијим особама. Цена и количина течности по боци је такође још један фактор. Табела 3 приказује висину, тежину, запремину течности и цену сваке боце. Термос са паметним поклопцем је најјефтинији и најлакши јер је у потпуности направљен од лакше пластике. Такође, може да прими највише течности у поређењу са остале три боце. Насупрот томе, H2OPal је била највиша, најтежа и најскупља од истраживаних боца.
Комерцијално доступне паметне боце су корисне за истраживаче јер нема потребе за прототипирањем нових уређаја. Иако постоји много паметних боца за воду, најчешћи проблем је што корисници немају приступ подацима или сировим сигналима, а само неки резултати се приказују у мобилној апликацији. Потребно је развити широко коришћену паметну боцу са високом тачношћу и потпуно доступним подацима, посебно ону прилагођену старијим особама. Од четири тестиране боце, H2OPal је одмах по распакивању имао најнижу највећу могућу грешку при гутљају (Sip MPE), кумулативну највећу могућу грешку при гутљају (CPE) и број пропуштених снимака. HidrateSpark 3 има највећу линеарност, најмању стандардну девијацију и најнижу максималну грешку при гутљају (MAE). HidrateSpark Steel и HidrateSpark 3 могу се једноставно ручно калибрисати да би се смањила средња грешка гутљаја коришћењем LS методе. За прецизнија снимања гутљаја, HidrateSpark 3 је боца по избору, док је за доследнија мерења током времена H2OPal први избор. Thermos SmartLid је имао најмање поуздане перформансе, имао је највише пропуштених гутљаја и прецењивао је појединачне гутљаје.
Студија није без ограничења. У стварним сценаријима, многи корисници ће пити из других посуда, посебно вруће течности, куповна пића и алкохол. Будући рад требало би да процени како фактор облика сваке боце утиче на грешке како би се усмерио дизајн паметних боца за воду.
Рул, А.Д., Лиске, Џ.Ц. и Паис, В.М. Јр. 2020. Лечење бубрежних камена. 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 Правовремена адаптивна интервенција за подстицање уноса течности код пацијената са бубрежним каменцима. Здравствена психологија. 39, 1062 (2020).
Коен, Р., Ферни, Г. и Рошан Фекр, А. Системи за праћење уноса течности код старијих особа: преглед литературе. Nutrients 13, 2092. https://doi.org/10.3390/nu13062092 (2021).
Инк., Х. Hidratespark 3 паметна боца за воду и бесплатна апликација за праћење хидратације – црна https://hidratespark.com/products/black-hidrate-spark-3. Приступљено 21. априла 2021.
HidrateSpark STEEL паметна боца за воду од нерђајућег челика са изолацијом и апликацијом – Hidrate Inc. https://hidratespark.com/products/hidratespark-steel. Приступљено 21. априла 2021.
Термос® повезана боца за хидратацију са паметним поклопцем. https://www.thermos.com/smartlid. Приступљено 9. новембра 2020.
Борофски, МС, Даув, К.А., Јорк, Н., Тери, К. и Лингеман, Ј.Е. Тачност мерења дневног уноса течности помоћу „паметне“ флаше за воду. Уролитијаза 46, 343–348. https://doi.org/10.1007/s00240-017-1006-x (2018).
Бернард, Ј., Сонг, Л., Хендерсон, Б. и Тасијан, Г.Е. Повезаност између дневног уноса воде и 24-часовне количине урина код адолесцената са бубрежним каменцима. Урологија 140, 150–154. https://doi.org/10.1016/j.urology.2020.01.024 (2020).
Фолман, С., Психоула, И., Чен, Л., Чен, Ф., Дојл, Ј., Трибоан, Д. Стварност и перцепција: Праћење активности и прикупљање података у паметним кућама у стварном свету. У Зборнику радова са конференције IEEE SmartWorld из 2017. године, Свеприсутна интелигенција и рачунарство, Напредно и поуздано рачунарство, Скалабилно рачунарство и комуникације, Рачунарство у облаку и великих података, Интернет људи и иновације паметних градова (SmartWorld/SCALCOM/UIC/ATC/CBDCom/IOP/SCI), 1-6 (IEEE, 2017).
Плечер, Д.А. и др. Интерактивни уређај за пиће воде дизајниран за старије особе и пацијенте са Алцхајмеровом болешћу. У тужби о људској страни ИТ-а за старију популацију. Друштвене мреже, игре и потпомогнута окружења (ур. Zhou, J. & Salvendy, G.) 444–463 (Springer International Publishing, 2019).
Овај рад је подржан грантом Фондације Канадског института за истраживање здравља (CIHR) (FDN-148450). Др Ферни је добио финансирање као Криган шеф катедре за породичну превенцију и медицинску технологију.
Институт Кајт, Институт за рехабилитацију у Торонту – Универзитетска здравствена мрежа, Торонто, Канада
Концептуализација – RC; Методологија – RC, AR; Писање – Припрема рукописа – RC, AR; Писање – Преглед и уређивање, GF, AR; Супервизија – AR, GF Сви аутори су прочитали и слажу се са објављеном верзијом рукописа.
Спрингер Нејчер остаје неутралан у погледу јурисдикцијских захтева објављених мапа и институционалних припадности.
Отворени приступ Овај чланак је лиценциран под Creative Commons Attribution 4.0 International лиценцом, која дозвољава употребу, дељење, адаптацију, дистрибуцију и репродукцију у било ком медијуму или формату, под условом да наведете оригиналног аутора и извор, наводећи Creative Commons лиценцу и назначите да ли су направљене измене. Слике или други материјали трећих страна у овом чланку су укључени под Creative Commons лиценцу чланка, осим ако није другачије назначено у навођењу ауторских права за материјал. Ако материјал није укључен у Creative Commons лиценцу чланка и ваша намеравана употреба није дозвољена законом или прописом или прелази дозвољену, мораћете да добијете дозволу директно од власника ауторских права. Да бисте видели копију ове лиценце, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Коен, Р., Ферни, Г. и Рошан Фекр, А. Праћење уноса течности у комерцијално доступним паметним боцама за воду. Science Rep 12, 4402 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335-5
Слањем коментара, слажете се да ћете поштовати наше Услове коришћења и Смернице заједнице. Ако видите увредљив садржај или садржај који није у складу са нашим условима или смерницама, пријавите га као неприкладан.