Controleu la ingesta de líquids mitjançant ampolles d'aigua intel·ligents disponibles comercialment

Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que utilitzeu té un suport limitat per a CSS. Per obtenir la millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer). Mentrestant, per assegurar-vos suport continuat, mostrarem el lloc sense estils ni JavaScript.
La ingesta de líquids és important per prevenir la deshidratació i reduir els càlculs renals recurrents. En els darrers anys hi ha hagut una tendència a desenvolupar eines per controlar la ingesta de líquids mitjançant productes "intel·ligents", com ara biberons intel·ligents. Hi ha diversos biberons intel·ligents comercialment disponibles, principalment dirigits a adults conscients de la salut. Segons el nostre coneixement, aquests biberons no s'han validat a la literatura. Aquest estudi va comparar el rendiment i la funcionalitat de quatre biberons intel·ligents disponibles comercialment. Els biberons són H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 i Thermos Smart Lid.One. Es van registrar i analitzar centenars d'esdeveniments d'ingestió per ampolla i es van comparar amb la veritat del sòl obtinguda a partir d'escales d'alta resolució. H2OPal té el percentatge d'error mitjà (MPE) més baix i és capaç d'equilibrar els errors en múltiples glops. HidrateSpark 3 proporciona els resultats més consistents i fiables. amb els errors de glop més baixos per temps. Els valors MPE de les ampolles HidrateSpark es van millorar encara més mitjançant regressió lineal, ja que tenien valors d'error individuals més consistents. La tapa intel·ligent Thermos era la menys precisa, ja que el sensor no s'estenia per tot el conjunt. ampolla, provocant la pèrdua de molts registres.
La deshidratació és un problema molt greu perquè pot provocar complicacions adverses, com ara confusió, caigudes, hospitalització i mort. L'equilibri de la ingesta de líquids és important, especialment en adults grans i persones amb afeccions mèdiques subjacents que afecten la regulació de líquids. Pacients amb risc de recurrent. s'aconsella que la formació de pedres consumeixi grans quantitats de líquids. Per tant, controlar la ingesta de líquids és un mètode útil per determinar si s'està prenent una ingesta adequada de líquids1,2. Hi ha molts intents a la literatura per crear informes de sistemes o dispositius que poden ajudar a fer un seguiment. i gestionar la ingesta de líquids. Malauradament, la majoria d'aquests estudis no van donar lloc a un producte disponible al mercat. Les ampolles del mercat estan dirigides principalment a atletes recreatius o adults conscients de la salut que busquen afegir hidratació. En aquest article, hem volgut determinar si són comuns. , les ampolles d'aigua disponibles comercialment són una solució viable per als investigadors i els pacients. Hem comparat quatre ampolles d'aigua comercials en termes de rendiment i funcionalitat. Les ampolles són HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 i Thermos Smart Lid7, tal com es mostra a la figura 1. Aquestes ampolles van ser escollits perquè són una de les quatre ampolles populars que (1) estan disponibles per a la compra al Canadà i (2) tenen dades de volum de glop accessibles a través de l'aplicació mòbil.
Imatges d'ampolles comercials analitzades: (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Thermos Smart Lid7. El quadre de guions vermells mostra la ubicació del sensor.
De les ampolles anteriors, només les versions anteriors d'HidrateSpark s'han validat en la investigació8. L'estudi va trobar que l'ampolla HidrateSpark era precisa en un 3% de mesurar la ingesta total durant un període de 24 hores d'ingesta de líquids. HidrateSpark també s'ha utilitzat en estudis clínics. per controlar la ingesta en pacients amb càlculs renals9.Des d'aleshores, HidrateSpark ha desenvolupat noves ampolles amb diferents sensors.H2OPal s'ha utilitzat en altres estudis per fer un seguiment i promoure la ingesta de líquids, però cap estudi específic n'ha validat el rendiment2,10.Pletcher et al. Les característiques geriàtriques i la informació disponible en línia es van comparar per a diverses ampolles comercials, però no van realitzar cap validació de la seva precisió11.
Les quatre ampolles comercials inclouen una aplicació propietat gratuïta per mostrar i emmagatzemar esdeveniments d'ingestió transmesos per Bluetooth. L'HidrateSpark 3 i el Thermos Smart Lid tenen el sensor al mig de l'ampolla, possiblement utilitzant un sensor capacitiu, mentre que l'HidrateSpark Steel i l'H2Opal tenen un sensor. sensor a la part inferior, utilitzant un sensor de càrrega o pressió. La ubicació del sensor es mostra al quadre de guions vermells de la figura 1. A la tapa intel·ligent de Thermos, el sensor no pot arribar al fons del recipient.
Cada ampolla es prova en dues fases: (1) una fase d'aspiració controlada i (2) una fase de vida lliure. En ambdues fases, els resultats registrats per l'ampolla (obtinguts de l'aplicació mòbil del producte utilitzada a Android 11) es van comparar amb veritat del sòl obtinguda mitjançant una escala de 5 kg (Bàscula de cuina electrònica Starfrit 93756). Totes les ampolles es van calibrar abans de recollir les dades mitjançant l'aplicació. A la fase 1, es van mesurar aleatòriament les mides de glop de 10 ml a 100 ml de 10 ml a 100 ml. ordre, 5 mesures cadascuna, per a un total de 50 mesures per vial. Aquests esdeveniments no són esdeveniments reals de beguda en humans, sinó que s'aboquen perquè la quantitat de cada glop es pugui controlar millor. En aquesta etapa, recalibre l'ampolla si el L'error de glop és superior a 50 ml i torna a emparellar si l'aplicació perd la connexió bluetooth a l'ampolla. Durant la fase de vida lliure, un usuari beu aigua lliurement d'una ampolla durant el dia i tria diferents glops. En aquesta fase també inclou 50 glops al llarg del temps, però no tots seguits. Per tant, cada ampolla té un conjunt de dades d'un total de 100 mesures.
Per determinar la ingesta total de líquids i assegurar una hidratació diària adequada, és més important tenir mesures precises de la ingesta volumètrica durant tot el dia (24 hores) en lloc de cada glop. No obstant això, per identificar indicis d'intervenció ràpida, cada glop ha de tenir un error baix, com es va fer en l'estudi de Conroy et al. 2. Si el glop no s'enregistra o s'enregistra malament, és crucial que l'ampolla pugui equilibrar el volum en la següent gravació. Per tant, l'error (volum mesurat - volum real) s'ajusta manualment. Per exemple, suposem que el subjecte ha begut 10 mL i l'ampolla va informar de 0 mL, però després el subjecte va beure 20 mL i l'ampolla va informar d'un total de 30 mL, l'error ajustat seria de 0 mL.
La taula 1 enumera diverses mètriques de rendiment per a cada ampolla considerant dues fases (100 glops). L'error percentual mitjà (MPE) per glop, l'error absolut mitjà (MAE) per glop i l'EMP acumulat es calculen de la següent manera:
on \({S}_{act}^{i}\) i \({S}_{est}^{i}\) són les ingestes reals i estimades de \({i}_{th}\ ) glop, i \(n\) és el nombre total de glops.\({C}_{act}^{k}\) i \({C}_{est}^{k}\) representen la ingesta acumulada dels darrers \(k\) glops. El MPE Sip analitza el percentatge d'error per a cada glop individual, mentre que el MPE acumulat mira el percentatge total d'error al llarg del temps. Segons els resultats de la taula 1, H2OPal té el nombre més baix de registres perduts, l'EMP de Sip més baix i l'EMP acumulat més baix. L'error mitjà és millor que l'error absolut mitjà (MAE) com a mètrica de comparació a l'hora de determinar la ingesta total al llarg del temps. Perquè il·lustra la capacitat de l'ampolla per recuperar-se de mesures deficients al llarg del temps. temps durant l'enregistrament de mesuraments posteriors. El sip MAE també s'inclou en aplicacions on la precisió de cada glop és important perquè calcula l'error absolut de cada glop. El MPE acumulat també mesura com s'equilibren les mesures en tota la fase i no penalitza un Un sol glop. Una altra observació va ser que 3 de les 4 ampolles van subestimar la ingesta de volum per boca que es mostra a la taula 1 amb números negatius.
Els coeficients de correlació de Pearson R-quadrat per a totes les ampolles també es mostren a la taula 1. HidrateSpark 3 proporciona el coeficient de correlació més alt. Tot i que HidrateSpark 3 té alguns registres que falten, la majoria són boques petites (El diagrama de Bland-Altman de la figura 2 també confirma que HidrateSpark 3 té el límit d'acord (LoA) més petit en comparació amb les altres tres ampolles. LoA analitza fins a quin punt coincideixen els valors reals i mesurats. A més, gairebé totes les mesures es van fer en el Interval LoA, que confirma que aquesta ampolla proporciona resultats consistents, tal com es mostra a la figura 2c. No obstant això, la majoria dels valors estan per sota de zero, la qual cosa significa que la mida del glop sovint es subestima. El mateix passa amb HidrateSpark Steel a la figura 2b, on la majoria dels valors d'error són negatius. Per tant, aquestes dues ampolles proporcionen el màxim MPE i MPE acumulat en comparació amb H2Opal i Thermos Smart Lid, amb errors distribuïts per sobre i per sota de 0, tal com es mostra a la figura 2a,d.
Gràfics de Bland-Altman de (a) H2OPal, (b) HidrateSpark Steel, (c) HidrateSpark 3 i (d) Thermos Smart Lid. La línia discontínua representa l'interval de confiança al voltant de la mitjana, calculat a partir de la desviació estàndard de la taula 1.
HidrateSpark Steel i H2OPal tenien desviacions estàndard similars de 20,04 ml i 21,41 ml, respectivament. Les figures 2a,b també mostren que els valors d'HidrateSpark Steel sempre reboten al voltant de la mitjana, però generalment es mantenen dins de la regió LoA, mentre que H2Opal té més valors. ​​fora de la regió LoA. La desviació estàndard màxima de la tapa intel·ligent Thermos va ser de 35,42 ml, i més del 10% de les mesures es trobaven fora de la regió LoA que es mostra a la figura 2d. Aquesta ampolla va proporcionar l'error mitjà de glop més petit i un acumulat relativament petit. MPE, tot i tenir la major quantitat de registres que falten i la major desviació estàndard. El Thermos SmartLid té molts enregistraments perduts perquè la palla del sensor no s'estén fins al fons del recipient, provocant enregistraments perduts quan el contingut de líquid està per sota del pal del sensor ( ~80 ml). Això hauria de conduir a una subestimació de la ingesta de líquids; tanmateix, Thermos va ser l'única ampolla amb MPE positiu i error mitjà del glop, la qual cosa implica que l'ampolla sobreestimava la ingesta de líquid. Per tant, la raó per la qual l'error mitjà del glop de Thermos és tan baix és perquè la mesura es sobreestima per a gairebé totes les ampolles. Quan aquestes sobreestimacions són mitjana, incloent molts glops perduts que no s'enregistren en absolut (o "subestimats"), el resultat mitjà està equilibrat. Quan s'exclouen els registres perduts del càlcul, l'error mitjà del glop es va convertir en +10,38 ml, confirmant una gran sobreestimació d'un sol glop. Tot i que això pot semblar positiu, l'ampolla és realment inexacte en les estimacions de glop individuals i no és fiable perquè es perd molts esdeveniments de consum. A més, com es mostra a la figura 2d, Thermos SmartLid sembla augmentar l'error amb l'augment de la mida del glop.
En conjunt, H2OPal va ser el més precís per estimar els glops al llarg del temps i la manera més fiable de mesurar la majoria d'enregistraments. Thermos Smart Lid va ser el menys precís i va perdre més glops que les altres ampolles. L'ampolla HidrateSpark 3 va tenir un error més constant. valors, però va subestimar la majoria de glops que van donar lloc a un rendiment baix al llarg del temps.
Resulta que l'ampolla pot tenir algun desplaçament que es pot compensar mitjançant un algorisme de calibratge. Això és especialment cert per a l'ampolla HidrateSpark, que té una petita desviació estàndard d'error i sempre subestima un sol glop. Un mínim quadrat (LS) es va utilitzar el mètode amb les dades de l'etapa 1 tot excloent els registres que falten per obtenir valors de compensació i guany. L'equació resultant es va utilitzar per a la ingesta de glops mesurada a la segona etapa per calcular el valor real i per determinar l'error calibrat. La taula 2 mostra aquesta calibració. va millorar l'error mitjà Sip per a dues ampolles HidrateSpark, però no H2OPal o Thermos Smart Lid.
Durant la fase 1, on es fan totes les mesures, cada ampolla s'omple diverses vegades, de manera que el MAE calculat pot veure's afectat pel nivell d'ompliment de l'ampolla. Per determinar-ho, cada ampolla es divideix en tres nivells, alt, mitjà i baix, segons el volum total de cada ampolla. Per a les mesures de la Fase 1, es va realitzar una prova ANOVA unidireccional per determinar si els nivells eren significativament diferents en error absolut. Per a HidrateSpark 3 i Steel, els errors per a les tres categories no són significativament diferents. Hi va haver una diferència significativa límit (p Es van realitzar proves t de dues cues per comparar els errors de l'etapa 1 i l'etapa 2 per a cada ampolla. Vam aconseguir p > 0,05 per a totes les ampolles, la qual cosa significa que els dos grups no eren significativament diferents. No obstant això, es va observar que les dues ampolles HidrateSpark va perdre un nombre molt més elevat d'enregistraments a l'etapa 2. Per a H2OPal, el nombre d'enregistraments perduts va ser gairebé igual (2 enfront de 3), mentre que per a Thermos SmartLid hi va haver menys enregistraments perduts (6 enfront de 10). tot millorat després del calibratge, també es va realitzar una prova t després del calibratge. Per a HidrateSpark 3, hi ha una diferència significativa d'errors entre l'etapa 1 i l'etapa 2 (p = 0,046). Això és més probable a causa del major nombre de registres que falten en l'etapa 2 en comparació amb l'etapa 1.
Aquesta secció proporciona informació sobre la usabilitat de l'ampolla i la seva aplicació, així com altra informació funcional. Tot i que la precisió de l'ampolla és important, el factor d'usabilitat també és important a l'hora de triar una ampolla.
HidrateSpark 3 i HidrateSpark Steel estan equipats amb llums LED que recorden als usuaris que han de beure aigua si no compleixen els seus objectius tal com estava previst, o que parpellegen un nombre determinat de vegades al dia (establert per l'usuari). També es poden configurar per parpellejar. cada vegada que l'usuari beu. H2OPal i Thermos Smart Lid no tenen cap comentari visual per recordar als usuaris que beguin aigua. No obstant això, totes les ampolles comprades tenen notificacions mòbils per recordar als usuaris que beguin a través de l'aplicació mòbil. El nombre de notificacions per dia pot ser personalitzat a les aplicacions HidrateSpark i H2OPal.
HidrateSpark 3 i Steel utilitzen tendències lineals per guiar els usuaris quan han de beure aigua i oferir un objectiu horari suggerit que els usuaris haurien d'assolir al final del dia. H2OPal i Thermos Smart Lid només proporcionen un objectiu total diari. En totes les ampolles, si el dispositiu no està connectat a l'aplicació mitjançant bluetooth, les dades s'emmagatzemaran localment i s'sincronitzaran després de l'aparellament.
Cap de les quatre ampolles se centra en la hidratació de la gent gran. A més, les fórmules que utilitzen les ampolles per determinar els objectius d'ingesta diària no estan disponibles, cosa que dificulta determinar si són adequades per a persones grans. La majoria d'aquestes ampolles són grans i pesades i no personalitzat per a la gent gran. L'ús d'aplicacions mòbils també pot no ser ideal per a persones grans, tot i que pot ser útil per als investigadors per recopilar dades de forma remota.
Totes les ampolles no poden determinar si el líquid s'ha consumit, rebutjat o vessat. Totes les ampolles també s'han de col·locar sobre una superfície després de cada glop per registrar amb precisió la ingesta. Això vol dir que es poden perdre begudes si l'ampolla no està col·locada, especialment quan omplint.
Una altra limitació és que el dispositiu s'ha de tornar a emparellar periòdicament amb l'aplicació per sincronitzar les dades. El Thermos s'havia de tornar a emparellar cada vegada que s'obria l'aplicació, i l'ampolla HidrateSpark sovint tenia dificultats per trobar una connexió Bluetooth. H2OPal és més fàcil. per tornar a emparellar-se amb l'aplicació si es perd la connexió. Totes les ampolles es calibran abans de començar les proves i s'han de tornar a calibrar almenys una vegada durant el procés. L'ampolla HidrateSpark i H2OPal s'han de buidar i omplir completament per al calibratge.
Totes les ampolles no tenen l'opció de descarregar o desar dades a llarg termini. A més, no es pot accedir a cap d'elles mitjançant l'API.
HidrateSpark 3 i H2OPal utilitzen bateries d'ió de liti reemplaçables, HidrateSpark Steel i Thermos SmartLid utilitzen bateries recarregables. Tal com indica el fabricant, la bateria recarregable hauria de durar fins a 2 setmanes amb una càrrega completa, però s'ha de recarregar gairebé setmanalment quan s'utilitza. el Thermos SmartLid molt. Aquesta és una limitació, ja que moltes persones no recordaran recarregar l'ampolla amb regularitat.
Hi ha una varietat de factors que poden influir en l'elecció d'una ampolla intel·ligent, especialment quan l'usuari és una persona gran. El pes i el volum de l'ampolla és un factor important, ja que ha de ser fàcil d'utilitzar per persones grans fràgils. Com s'ha esmentat anteriorment, aquestes ampolles no estan adaptades per a gent gran. El preu i la quantitat de líquid per ampolla també és un altre factor. La taula 3 mostra l'alçada, el pes, el volum de líquid i el preu de cada ampolla. Thermos Smart Lid és el més barat i lleuger com és. fet totalment de plàstic més lleuger. També conté més líquids en comparació amb les altres tres ampolles. Per contra, H2OPal va ser la més alta, més pesada i més cara de les ampolles de recerca.
Les ampolles intel·ligents disponibles comercialment són útils per als investigadors perquè no cal fer prototips de nous dispositius. Tot i que hi ha moltes ampolles d'aigua intel·ligents disponibles, el problema més comú és que els usuaris no tenen accés a les dades o senyals en brut, i només alguns resultats són es mostra a l'aplicació mòbil. Cal desenvolupar una ampolla intel·ligent àmpliament utilitzada amb una gran precisió i dades totalment accessibles, especialment una adaptada per a la gent gran. De les quatre ampolles provades, H2OPal fora de la caixa tenia el més baix MPE Sip, MPE acumulat i nombre d'enregistraments perduts. HidrateSpark 3 té la linealitat més alta, la desviació estàndard més petita i el MAE més baix. L'HidrateSpark Steel i HidrateSpark 3 es poden calibrar manualment simplement per reduir l'error mitjà de Sip mitjançant el mètode LS. Per a enregistraments de glop més precisos, l'HidrateSpark 3 és l'ampolla escollida, mentre que per a mesures més consistents al llarg del temps, l'H2OPal és la primera opció. El Thermos SmartLid va tenir el rendiment menys fiable, va tenir la majoria de glops perduts i els glops individuals sobreestimats.
L'estudi no està exempt de limitacions. En escenaris del món real, molts usuaris beuen d'altres envasos, especialment líquids calents, begudes comprades a la botiga i alcohol. El treball futur hauria d'avaluar com el factor de forma de cada ampolla afecta els errors per guiar el disseny d'ampolles d'aigua intel·ligents. .
Rule, AD, Lieske, JC i Pais, VM Jr. 2020. Gestió de càlculs renals.JAMA 323, 1961–1962.https://doi.org/10.1001/jama.2020.0662 (2020).
Conroy, DE, West, AB, Brunke-Reese, D., Thomaz, E. & Streeper, NM Intervenció adaptativa oportuna per promoure el consum de líquids en pacients amb càlculs renals. Psicologia de la salut.39, 1062 (2020).
Cohen, R., Fernie, G. i Roshan Fekr, A. Sistemes de control de la ingesta de líquids a la gent gran: una revisió de la literatura.Nutrients 13, 2092. https://doi.org/10.3390/nu13062092 (2021).
Inc, H. HidrateSpark 3 Ampolla d'aigua intel·ligent i aplicació gratuïta de seguiment d'hidratació - Negre https://hidratespark.com/products/black-hidrate-spark-3. Accés el 21 d'abril de 2021.
Ampolla d'aigua intel·ligent i aplicació d'acer inoxidable aïllades HidrateSpark STEEL - Hidrate Inc. https://hidratespark.com/products/hidratespark-steel.Consultat el 21 d'abril de 2021.
Ampolla d'hidratació connectada Thermos® amb tap intel·ligent. https://www.thermos.com/smartlid. Accés el 9 de novembre de 2020.
Borofsky, MS, Dauw, CA, York, N., Terry, C. i Lingeman, JE Precisió de mesurar la ingesta diària de líquids amb una ampolla d'aigua "intel·ligent". Urolitiasi 46, 343-348. https://doi.org/ 10.1007/s00240-017-1006-x (2018).
Bernard, J., Song, L., Henderson, B. i Tasian, GE. Associació entre la ingesta diària d'aigua i la producció d'orina de 24 hores en adolescents amb càlculs renals. Urologia 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. Reality and perception: Activity monitoring and data collection in real-world smart homes.In the 2017 IEEE SmartWorld Actes de la conferència, Intel·ligència i informàtica ubiqua, Informàtica avançada i de confiança, Informàtica escalable i comunicacions, Informàtica en núvol i Big Data, Internet de les persones i Innovació de ciutat intel·ligent (SmartWorld/SCALCOM/UIC/ATC/ CBDCom/IOP/SCI), 1-6 (IEEE, 2017).
Pletcher, DA et al. Un gadget interactiu per beure aigua dissenyat per a persones grans i pacients amb Alzheimer. En una demanda sobre el costat humà de les TI per a la població gran. Mitjans socials, jocs i entorns assistits (eds Zhou, J. & Salvendy, G.) 444–463 (Springer International Publishing, 2019).
Aquest treball va comptar amb el suport d'una subvenció de la Fundació dels Instituts Canadencs d'Investigació en Salut (CIHR) (FDN-148450). Fernie va rebre el finançament com a Càtedra Creaghan de Prevenció Familiar i Tecnologia Mèdica.
Kite Institute, Toronto Rehabilitation Institute – University Health Network, Toronto, Canadà
Conceptualització – RC; Metodologia – RC, AR; Redacció – Preparació de manuscrits – RC, AR; Redacció – Revisió i edició, GF, AR; Supervisió – AR, GF Tots els autors han llegit i estan d'acord amb la versió publicada del manuscrit.
Springer Nature es manté neutral pel que fa a les reclamacions jurisdiccionals dels mapes publicats i les afiliacions institucionals.
Accés obert Aquest article està sota la llicència internacional de Creative Commons Attribution 4.0, que permet l'ús, la compartició, l'adaptació, la distribució i la reproducció en qualsevol mitjà o format, sempre que doneu el crèdit adequat a l'autor i la font originals, proporcionant una llicència de Creative Commons. , i indiqueu si s'han fet canvis. Les imatges o altres materials de tercers d'aquest article s'inclouen sota la llicència Creative Commons de l'article, tret que s'indiqui el contrari als crèdits del material. Si el material no està inclòs a Creative Commons la llicència de l'article i el vostre ús previst no està permès per llei o regulació o excedeix el permès, haureu d'obtenir el permís directament del propietari dels drets d'autor. Per veure una còpia d'aquesta llicència, visiteu http://creativecommons.org/licenses. /per/4.0/.
Cohen, R., Fernie, G. i Roshan Fekr, A. Monitorització de la ingesta de líquids en ampolles d'aigua intel·ligents disponibles comercialment. Science Rep 12, 4402 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335 -5
En enviar un comentari, acceptes complir els nostres Termes i directrius de la comunitat. Si veus contingut abusiu o contingut que no compleix els nostres termes o directrius, marca-lo com a inadequat.