Ngawasi asupan cairan liwat botol banyu cerdas sing kasedhiya ing komersial

Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan winates kanggo CSS.Kanggo pengalaman sing paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer).Sauntara kuwi, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita bakal nampilake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Asupan cairan penting kanggo nyegah dehidrasi lan nyuda watu ginjel sing terus-terusan. Ana tren ing taun-taun pungkasan kanggo ngembangake alat kanggo ngawasi asupan cairan nggunakake produk "pinter" kayata botol cerdas. Ana sawetara botol bayi cerdas komersial sing kasedhiya, utamane kanggo wong diwasa sing sadar kesehatan. H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 lan Thermos Smart Lid. Satus acara ingestion saben botol direkam lan dianalisis lan dibandhingake karo bebener lemah sing dipikolehi saka skala resolusi dhuwur. Botol HidrateSpark luwih apik kanthi nggunakake regresi linier amarga nduweni nilai kesalahan individu sing luwih konsisten. Thermos Smart Lid paling ora akurat, amarga sensor ora ngluwihi kabeh botol, nyebabake akeh rekaman sing ilang.
Dehidrasi minangka masalah sing serius banget amarga bisa nyebabake komplikasi sing ora becik, kalebu kebingungan, tiba, rawat inap, lan pati. Keseimbangan asupan cairan penting, utamane ing wong tuwa lan wong sing ngalami kondisi medis sing nyebabake regulasi cairan. dijupuk1,2.Ana akeh upaya ing literatur kanggo nggawe laporan sistem utawa piranti sing bisa mbantu nglacak lan ngatur asupan cairan.Sayange, sebagian besar studi kasebut ora ngasilake produk sing kasedhiya kanthi komersial. botol banyu komersial ing syarat-syarat kinerja lan functionality.The gendul sing HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 lan Thermos Smart Lid7 minangka ditampilake ing Figure 1.Botol iki dipilih amarga iku salah siji saka mung papat gendul populer sing (1) kasedhiya kanggo tuku ing Kanada lan (2) duwe data volume sip diakses liwat app seluler.
Gambar saka botol komersial sing dianalisis: (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Thermos Smart Lid7. Kothak sing dicet abang nuduhake lokasi sensor.
Saka botol ing ndhuwur, mung versi HidrateSpark sadurunge sing wis divalidasi ing riset8. Panliten kasebut nemokake manawa botol HidrateSpark akurat sajrone 3% saka ngukur total asupan sajrone wektu 24 jam asupan cairan. lan ningkataké asupan cairan, nanging ora ana studi khusus sing ngvalidasi kinerja2,10.Pletcher et al.Fitur geriatrik lan informasi sing kasedhiya online dibandhingake sawetara botol komersial, nanging ora nindakake validasi akurasi11.
Kabeh botol komersial papat kalebu app proprietary gratis kanggo nampilake lan nyimpen acara ingestion sing dikirim liwat Bluetooth. HidrateSpark 3 lan Thermos Smart Lid duwe sensor ing tengah botol, bisa uga nggunakake sensor kapasitif, nalika HidrateSpark Steel lan H2Opal duwe sensor ing sisih ngisor, nggunakake sensor beban utawa tekanan. Tutup, sensor ora bisa tekan ngisor wadhah.
Saben botol dites ing rong fase: (1) fase nyedhot sing dikontrol lan (2) fase urip bebas. Ing loro fase kasebut, asil sing dicathet dening botol (dipikolehi saka aplikasi seluler produk sing digunakake ing Android 11) dibandhingake karo bebener lemah sing dipikolehi kanthi nggunakake skala 5 kg (Starfrit Electronic Kitchen Scale 93756). mL nganti 100 ml 10 ml nganti 100 ml diukur kanthi urutan acak, saben 5 pangukuran, kanthi total 50 pangukuran saben vial. Acara kasebut dudu kedadeyan ngombe nyata ing manungsa, nanging diwutahake supaya jumlah saben sip bisa dikontrol kanthi luwih apik. sambungan bluetooth menyang botol.Sajrone fase free-urip, pangguna ngombe banyu kanthi bebas saka botol ing wayah awan, lan milih sips sing beda-beda. Fase iki uga kalebu 50 sips liwat wektu, nanging ora kabeh ing baris.Mulane, saben botol duwe dataset saka total 100 pangukuran.
Kanggo nemtokake asupan cairan total lan njamin hidrasi saben dina sing tepat, luwih penting kanggo duwe pangukuran intake volumetrik sing akurat ing sadina-dina (24 jam) tinimbang saben sip.Nanging, kanggo ngenali isyarat intervensi sing cepet, saben sip kudu duwe kesalahan sing kurang, kaya sing ditindakake ing panaliten dening Conroy et al. 2 .Yen sip ora direkam utawa direkam kanthi apik, penting yen botol bisa ngimbangi volume ing rekaman sabanjure. Mula, kesalahan (volume diukur - volume nyata) disetel kanthi manual. Contone, umpamane subyek ngombe 10 mL lan botol dilaporake 0 mL, nanging banjur subyek ngombe 20 mL lan kesalahan total mL 30 bakal dilapurake.
Tabel 1 nampilake macem-macem metrik kinerja kanggo saben botol ngelingi rong fase (100 sips). Rata-rata kesalahan persen (MPE) saben sip, kesalahan absolut rata-rata (MAE) saben sip, lan MPE kumulatif diitung kaya ing ngisor iki:
ing ngendi \({S}_{act}^{i}\) lan \({S}_{est}^{i}\) minangka asupan aktual lan kira-kira saka \({i}_{th}\ ) sip, lan \(n\) minangka gunggung gunggung sips.\({C}_{act}^{k}\) lan \({C}_{est}^{k}\) njupuk saka kumulatif pungkasan. Sip MPE katon ing kesalahan persen kanggo saben sip individu, nalika MPE Kumulatif katon ing total kesalahan persen liwat wektu.Miturut asil ing Tabel 1, H2OPal wis nomer paling saka cathetan ilang, paling Sip MPE, lan MPE kumulatif paling.Kesalahan rata-rata luwih apik tinimbang rata-rata kesalahan absolut (MAE) minangka total wektu mbandhingake kesalahan (MAE). kemampuan botol kanggo mbalekake saka pangukuran miskin liwat wektu nalika ngrekam pangukuran sakteruse.The sip MAE uga kalebu ing aplikasi ngendi akurasi saben sip penting amarga ngetung kesalahan Absolute saben sip.MPE kumulatif uga ngukur carane uga pangukuran sing imbang antarane phase lan ora ngukum siji sip. karo nomer negatif.
Koefisien korélasi R-kuadrat Pearson kanggo kabeh botol uga ditampilake ing Tabel 1. HidrateSpark 3 nyedhiyakake koefisien korélasi paling dhuwur. Senajan HidrateSpark 3 duwe sawetara cathetan sing ilang, sing paling akeh yaiku cangkeme cilik (Plot Bland-Altman ing Figure 2 uga negesake manawa HidrateSpark 3 duwe watesan paling cilik saka persetujuan (LoA) dibandhingake karo telung botol liyane. sip asring disepelekake. Padha bener kanggo HidrateSpark Steel ing Figure 2b, ngendi paling saka nilai kesalahan negatif.Mulane, loro gendul iki nyedhiyani MPE lan kumulatif MPE paling dhuwur dibandhingake H2Opal lan Thermos Smart Lid, karo kasalahan disebarake ndhuwur lan ngisor 0, minangka ditampilake ing Fig. 2a,d.
Plot Bland-Altman saka (a) H2OPal, (b) HidrateSpark Steel, (c) HidrateSpark 3 lan (d) Thermos Smart Lid.
HidrateSpark Steel lan H2OPal nduweni standar deviasi sing padha, masing-masing 20,04 mL lan 21,41 mL. Angka 2a,b uga nuduhake yen nilai HidrateSpark Steel tansah mumbul ing rata-rata, nanging umume tetep ing wilayah LoA, dene H2Opal nduweni nilai luwih akeh ing njaba wilayah LoA 5 Smart. mL, lan luwih saka 10% pangukuran ana ing njaba wilayah LoA sing ditampilake ing Gambar 2d. Botol iki nyedhiyakake Kesalahan Sip Mean sing paling cilik lan MPE Kumulatif sing relatif cilik, sanajan nduweni rekaman sing paling ilang lan simpangan standar sing paling gedhe. mL).Iki kudu nyebabake underestimation saka asupan cairan; Nanging, Thermos mung siji-sijine botol sing duwe MPE positif lan Sip Mean Error, sing nuduhake yen botol kasebut overestimated intake cairan. Dadi, alesan kesalahan sip rata-rata Thermos dadi kurang amarga pangukuran kasebut overestimated kanggo meh saben botol. saka pitungan, Sip Tegese Error dadi +10,38 ml, konfirmasi overestimation gedhe saka siji sip.Nalika iki koyone positif, botol bener ora akurat ing taksiran sip individu lan ora dipercaya amarga kantun akeh acara ngombé.
Kabeh ing kabeh, H2OPal paling akurat ing ngira sips liwat wektu, lan cara sing paling dipercaya kanggo ngukur paling rekaman.Thermos Smart Lid ana paling akurat lan ora kejawab sips liyane saka gendul liyane.Botol HidrateSpark 3 wis nilai kesalahan luwih konsisten, nanging underestimated paling sips sing nyebabake kinerja miskin liwat wektu.
Pranyata botol kasebut bisa uga duwe sawetara offset sing bisa menehi ganti rugi kanggo nggunakake algoritma kalibrasi. Iki utamané bener kanggo botol HidrateSpark, sing nduweni panyimpangan standar cilik saka kesalahan lan tansah ngremehake siji sip. Metode kuadrat paling ora (LS) digunakake karo data tataran 1, nanging ora kalebu cathetan sing ilang kanggo njupuk offset lan entuk nilai sing digunakake. Nilai nyata lan kanggo nemtokake kesalahan nyelarasake.Tabel 2 nuduhake yen kalibrasi apik Sip tegese kesalahan kanggo loro gendul HidrateSpark, nanging ora H2OPal utawa Thermos Smart Lid.
Sajrone Fase 1 ing ngendi kabeh pangukuran rampung, saben botol diisi maneh kaping pirang-pirang, saengga MAE sing diwilang bisa uga kena pengaruh level isi botol. Kanggo nemtokake iki, saben botol dipérang dadi telung tingkat, dhuwur, medium, lan sithik, adhedhasar volume total saben botol. kategori ora beda sacara signifikan. Ana prabédan sing signifikan ing wates (p Tes-t loro-buntut ditindakake kanggo mbandhingake kesalahan tataran 1 lan tahap 2 kanggo saben botol. Kita entuk p> 0,05 kanggo kabeh botol, tegese rong klompok kasebut ora beda banget. Nanging, diamati manawa rong botol HidrateSpark ilang jumlah rekaman sing luwih dhuwur ing tahap 2. luwih sithik rekaman sing ora kejawab (6 vs. 10). Wiwit botol HidrateSpark kabeh apik sawise kalibrasi, t-test uga ditindakake sawise kalibrasi. Kanggo HidrateSpark 3, ana prabédan sing signifikan ing kesalahan antarane Tahap 1 lan Tahap 2 (p = 0,046).
Bagean iki menehi wawasan babagan kegunaan botol lan aplikasi, uga informasi fungsional liyane.Nalika akurasi botol penting, faktor kegunaan uga penting nalika milih botol.
HidrateSpark 3 lan HidrateSpark Steel dilengkapi lampu LED sing ngelingake pangguna supaya ngombe banyu yen ora bisa nggayuh tujuane kaya sing direncanakake, utawa lampu kilat kaping pirang-pirang dina saben dina (diset dening pangguna). kabar saben dina bisa disesuaikan ing aplikasi HidrateSpark lan H2OPal.
HidrateSpark 3 lan Steel nggunakake tren linear kanggo nuntun pangguna nalika ngombe banyu lan menehi target sing disaranake saben jam sing kudu ditindakake pangguna ing pungkasan dina.H2OPal lan Thermos Smart Lid mung nyedhiyakake target total saben dina. Ing kabeh botol, yen piranti ora nyambung menyang app liwat bluetooth, data bakal disimpen sacara lokal lan diselarasake sawise dipasangake.
Ora ana papat botol sing fokus ing hidrasi kanggo wong tuwa. Kajaba iku, rumus sing digunakake ing botol kanggo nemtokake tujuan asupan saben dina ora kasedhiya, dadi angel kanggo nemtokake manawa cocog kanggo wong tuwa. Umume botol kasebut gedhe lan abot lan ora cocog kanggo wong tuwa. Panggunaan aplikasi seluler uga ora cocog kanggo wong tuwa, sanajan bisa uga migunani kanggo peneliti saka jarak jauh.
Kabeh botol ora bisa nemtokake manawa cairan wis dikonsumsi, dibuwang utawa tumpah.Kabeh botol uga kudu diselehake ing permukaan sawise saben sip kanggo ngrekam asupan kanthi akurat.
Watesan liyane yaiku piranti kasebut kudu dipasangake maneh kanthi periodik karo aplikasi kanggo nyelarasake data. Thermos kudu dipasangake maneh saben aplikasi dibukak, lan botol HidrateSpark asring berjuang kanggo nemokake sambungan Bluetooth. H2OPal paling gampang dipasangake maneh karo aplikasi yen sambungan kasebut ilang. H2OPal kudu dikosongake lan diisi kanthi lengkap kanggo kalibrasi.
Kabeh botol ora duwe pilihan kanggo ngundhuh utawa nyimpen data ing jangka panjang. Uga, ora ana sing bisa diakses liwat API.
HidrateSpark 3 lan H2OPal nggunakake baterei lithium-ion sing bisa diganti, HidrateSpark Steel lan Thermos SmartLid nggunakake baterei sing bisa diisi ulang. Kaya sing dikandhakake dening pabrikan, baterei sing bisa diisi ulang kudu nganti 2 minggu kanthi pangisian daya lengkap, nanging kudu diisi ulang meh saben minggu nalika nggunakake Thermos SmartLid kanthi akeh.
Ana macem-macem faktor sing bisa mengaruhi pilihan saka botol pinter, utamané nalika pangguna iku wong tuwa.Bobot lan volume saka botol minangka faktor penting amarga kudu gampang digunakake dening wong tuwa sing ringkih. Kaya sing wis kasebut sadurunge, botol iki ora cocog kanggo wong tuwa. Rega lan jumlah cairan saben botol uga dadi faktor liyane. Tabel 3 nuduhake dhuwur, bobote, volume sing paling entheng lan paling murah. digawe saka plastik sing luwih entheng. Uga ngemot cairan paling akeh dibandhingake karo telung botol liyane. Kosok baline, H2OPal minangka botol riset sing paling dhuwur, paling abot lan paling larang.
Botol pinter sing kasedhiya ing komersial migunani kanggo peneliti amarga ora perlu nggawe prototipe piranti anyar. Sanajan ana akeh botol banyu cerdas sing kasedhiya, masalah sing paling umum yaiku pangguna ora duwe akses menyang data utawa sinyal mentah, lan mung sawetara asil sing ditampilake ing aplikasi seluler. H2OPal metu saka kothak duwe Sip MPE paling, MPE kumulatif, lan jumlah rekaman sing ora kejawab. HidrateSpark 3 nduweni linearitas paling dhuwur, simpangan standar paling cilik lan MAE paling murah. pangukuran konsisten liwat wektu, H2OPal iku pilihan pisanan.Thermos SmartLid wis kinerja paling dipercaya, wis sips paling ora kejawab, lan overestimated sips individu.
Sinau ora tanpa watesan.Ing skenario nyata, akeh pangguna bakal ngombe saka wadhah liyane, utamane cairan panas, omben-omben sing dituku ing toko, lan alkohol.Pakaryan ing mangsa ngarep kudu ngevaluasi carane faktor wangun saben botol mengaruhi kesalahan kanggo nuntun desain botol banyu sing cerdas.
Aturan, AD, Lieske, JC & Pais, VM Jr.
Conroy, DE, West, AB, Brunke-Reese, D., Thomaz, E. & Streeper, NM Intervensi adaptif pas wektune kanggo ningkatake konsumsi cairan ing pasien watu ginjel.Psikologi Kesehatan.39, 1062 (2020).
Cohen, R., Fernie, G., lan Roshan Fekr, A. Sistem pemantauan asupan cairan ing wong tuwa: review literatur. Nutrients 13, 2092. https://doi.org/10.3390/nu13062092 (2021).
Inc, H. HidrateSpark 3 Botol Banyu Smart & Aplikasi Tracker Hidrasi Gratis - Ireng https://hidratespark.com/products/black-hidrate-spark-3. Diakses tanggal 21 April 2021.
Botol Air Cerdas Stainless Steel Terisolasi HidrateSpark STEEL - Hidrate Inc. https://hidratespark.com/products/hidratespark-steel.Diakses 21 April 2021.
Thermos® Connected Hydration Bottle with Smart Cap.https://www.thermos.com/smartlid.Diakses tanggal 9 November 2020.
Borofsky, MS, Dauw, CA, York, N., Terry, C. & Lingeman, JE Akurasi ngukur asupan cairan saben dina nggunakake botol banyu "pinter".
Bernard, J., Song, L., Henderson, B. & Tasian, GE. Asosiasi antara asupan banyu saben dina lan output urin 24 jam ing remaja kanthi watu ginjel. Urologi 140, 150-154.https://doi.org/10.1016/j.urology.2020.01.024 (2020).
Fallmann, S., Psychoula, I., Chen, L., Chen, F., Doyle, J., Triboan, D. Realitas lan persepsi: Pemantauan aktivitas lan pangumpulan data ing omah-omah pinter ing donya nyata.Ing Prosiding Konferensi IEEE SmartWorld 2017, Intelijen lan Komputasi Ubiquitous, Komputasi lan Komunikasi Data sing Maju lan Dipercaya, Komputasi lan Komunikasi Data Besar lan Skala Internet. Inovasi Smart City (SmartWorld / SCALCOM / UIC / ATC / CBDCom / IOP / SCI ), 1-6 (IEEE, 2017).
Pletcher, DA et al.Gadget ngombe banyu interaktif sing dirancang kanggo wong tuwa lan pasien Alzheimer.Ing tuntutan hukum ing sisih manungsa IT kanggo populasi lansia. Media Sosial, Game, lan Lingkungan Dibantu (eds Zhou, J. & Salvendy, G.) 444-463 (Springer International Publishing, 2019).
Karya iki didhukung dening Canadian Institutes of Health Research (CIHR) Foundation Grant (FDN-148450).Dr. Fernie nampa dana kasebut minangka Ketua Creaghan Pencegahan Keluarga lan Teknologi Kedokteran.
Institut Layang-layang, Institut Rehabilitasi Toronto - Jaringan Kesehatan Universitas, Toronto, Kanada
Konseptualisasi – RC; Metodologi - RC, AR; Nulis - Persiapan Naskah - RC, AR; Nulis - Review lan Editing, GF, AR; Pengawasan - AR, GF Kabeh penulis wis maca lan setuju karo versi manuskrip diterbitake.
Springer Nature tetep netral babagan klaim yurisdiksi saka peta sing diterbitake lan hubungan institusional.
Open Access Artikel iki dilisensi ing Creative Commons Attribution 4.0 International License, sing ngidini panggunaan, enggo bareng, adaptasi, distribusi, lan reproduksi ing media utawa format apa wae, yen sampeyan menehi kredit sing tepat marang penulis lan sumber asli, nyedhiyakake lisensi Creative Commons, lan nuduhake manawa owah-owahan wis digawe. lisensi artikel lan maksud sampeyan nggunakake ora diijini dening hukum utawa angger-angger utawa ngluwihi sing diijini, sampeyan kudu njaluk idin langsung saka pemilik hak cipta. Kanggo ndeleng salinan lisensi iki, bukak http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Cohen, R., Fernie, G., lan Roshan Fekr, A. Ngawasi asupan cairan ing botol banyu pinter sing kasedhiya kanthi komersial.Science Rep 12, 4402 (2022).https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335-5
Kanthi ngirim komentar, sampeyan setuju kanggo netepi Ketentuan lan Pedoman Komunitas. Yen sampeyan ndeleng konten utawa konten sing ora sopan sing ora tundhuk karo syarat utawa pedoman, tulung tandhani yen ora cocog.