Chinese
Děkujeme, že jste navštívili Nature.com. Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu pro CSS. Pro co nejlepší zážitek vám doporučujeme používat aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v Internet Exploreru). Mezitím, abyste zajistili pokračující podpora, budeme web zobrazovat bez stylů a JavaScriptu.
Příjem tekutin je důležitý pro prevenci dehydratace a snížení opakujících se ledvinových kamenů. V posledních letech je trendem vyvíjet nástroje pro monitorování příjmu tekutin pomocí „chytrých“ produktů, jako jsou chytré láhve. dospělí dbající na zdraví. Pokud je nám známo, tyto lahve nebyly ověřeny v literatuře. Tato studie porovnávala výkon a funkčnost čtyř komerčně dostupných chytrých kojeneckých lahví. Lahve jsou H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 a Thermos Smart Lid.One bylo zaznamenáno a analyzováno sto událostí požití na lahvičku a porovnány se základní pravdou získanou na škálách s vysokým rozlišením. H2OPal má nejnižší střední procentuální chybu (MPE) a je schopen vyrovnat chyby při několika doušcích.HidrateSpark 3 poskytuje nejkonzistentnější a nejspolehlivější výsledky s nejnižšími chybami doušku za čas.Hodnoty MPE lahví HidrateSpark byly dále vylepšeny pomocí lineární regrese, protože měly konzistentnější hodnoty jednotlivých chyb. Nejméně přesné bylo Thermos Smart víko, protože senzor nezasahoval přes celou láhev, což způsobilo ztrátu mnoha záznamů.
Dehydratace je velmi vážný problém, protože může vést k nepříznivým komplikacím, včetně zmatenosti, pádů, hospitalizace a smrti. Rovnováha příjmu tekutin je důležitá, zvláště u starších dospělých a lidí se základními zdravotními problémy, které ovlivňují regulaci tekutin. Pacienti s rizikem opakování při tvorbě kamenů se doporučuje konzumovat velké množství tekutin. Proto je sledování příjmu tekutin užitečnou metodou k určení, zda přijímáte dostatečný příjem tekutin1,2. V literatuře existuje mnoho pokusů vytvořit zprávy o systémech nebo zařízeních, které mohou pomoci sledovat a řídit příjem tekutin. Většina z těchto studií bohužel nevedla ke komerčně dostupnému produktu. Láhve na trhu jsou primárně zaměřeny na rekreační sportovce nebo dospělé, kteří si uvědomují zdraví, kteří chtějí dodat hydrataci. V tomto článku jsme se zaměřili na zjištění, zda běžné , komerčně dostupné láhve na vodu jsou životaschopným řešením pro výzkumníky a pacienty. Porovnali jsme čtyři komerční láhve na vodu z hlediska výkonu a funkčnosti. Láhve jsou HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 a Thermos Smart Lid7, jak je znázorněno na obrázku 1. Tyto láhve byly vybrány, protože jsou jednou z mála čtyř populárních lahví, které jsou (1) k dispozici ke koupi v Kanadě a (2) mají data o objemu doušek přístupná prostřednictvím mobilní aplikace.
Obrázky analyzovaných komerčních lahví: (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Thermos Smart víko7. Červený přerušovaný rámeček ukazuje umístění senzoru.
Z výše uvedených lahví byly ve výzkumu ověřeny pouze předchozí verze HidrateSpark8. Studie zjistila, že lahev HidrateSpark byla přesná do 3 % od měření celkového příjmu během 24hodinového období příjmu tekutin.HidrateSpark byl také použit v klinických studiích ke sledování příjmu u pacientů s ledvinovými kameny9. Od té doby HidrateSpark vyvinul nové lahvičky s různými senzory. H2OPal byl použit v jiných studiích ke sledování a podpoře příjmu tekutin, ale žádné konkrétní studie nepotvrdily jeho účinnost2,10.Pletcher et al. Geriatrické funkce a informace dostupné online byly porovnány pro několik komerčních lahví, ale neprovedly žádné ověření jejich přesnosti11.
Všechny čtyři komerční lahve obsahují bezplatnou patentovanou aplikaci pro zobrazení a ukládání událostí požití přenášených přes Bluetooth. HidrateSpark 3 a Thermos Smart víko mají senzor uprostřed láhve, případně pomocí kapacitního senzoru, zatímco HidrateSpark Steel a H2Opal mají senzor na dně, pomocí zátěžového nebo tlakového senzoru. Umístění senzoru je znázorněno v červeném přerušovaném rámečku na obrázku 1. Na termosu Smart víko senzor nemůže dosáhnout na dno nádoby.
Každá láhev je testována ve dvou fázích: (1) fáze řízeného sání a (2) fáze volného života. V obou fázích byly výsledky zaznamenané lahví (získané z mobilní aplikace produktu používané v systému Android 11) porovnány s základní pravda získaná pomocí 5 kg váhy (Starfrit Electronic Kitchen Scale 93756). Všechny lahvičky byly kalibrovány před sběrem dat pomocí aplikace. Ve fázi 1 byly náhodně měřeny velikosti doušek od 10 ml do 100 ml od 10 ml do 100 ml řádu, každé 5 měření, celkem 50 měření na lahvičku. Tyto události nejsou skutečnými událostmi při pití u lidí, ale jsou vylévány, aby bylo možné lépe kontrolovat množství každého doušku. V této fázi znovu kalibrujte láhev, pokud chyba při popíjení je větší než 50 ml a pokud aplikace ztratí bluetooth připojení k láhvi, znovu se spárujte. Během fáze volného života uživatel pije vodu volně z láhve během dne a volí různé doušky. Tato fáze zahrnuje také 50 doušků v průběhu času, ale ne všechny za sebou. Každá láhev má proto soubor dat o celkovém počtu 100 měření.
Pro stanovení celkového příjmu tekutin a zajištění správné denní hydratace je důležitější mít přesné měření objemového příjmu po celý den (24 hodin) spíše než každý doušek. Aby však bylo možné identifikovat podněty k rychlému zásahu, každý doušek musí mít nízkou chybu, jak bylo provedeno ve studii Conroy et al. 2 .Pokud není doušek zaznamenán nebo je zaznamenán špatně, je důležité, aby láhev dokázala vyrovnat objem při dalším záznamu. Chyba (naměřený objem – skutečný objem) se proto upraví ručně. Předpokládejme například, že subjekt vypil 10 ml a lahvička hlásila 0 ml, ale pak subjekt vypil 20 ml a lahvička hlásila celkem 30 ml, upravená chyba by byla 0 ml.
Tabulka 1 uvádí různé výkonnostní metriky pro každou láhev s ohledem na dvě fáze (100 doušků). Průměrná procentuální chyba (MPE) na doušek, průměrná absolutní chyba (MAE) na doušek a kumulativní MPE se vypočítají následovně:
kde \({S}_{act}^{i}\) a \({S}_{est}^{i}\) jsou skutečný a odhadovaný příjem \({i}_{th}\ ) doušek a \(n\) je celkový počet doušek.\({C}_{act}^{k}\) a \({C}_{est}^{k}\) představují kumulativní příjem z posledních \(k\) doušků. Sip MPE sleduje procentuální chybu pro každý jednotlivý doušek, zatímco kumulativní MPE sleduje celkovou procentuální chybu v průběhu času. Podle výsledků v tabulce 1 má H2OPal nejnižší počet ztracené záznamy, nejnižší MPE sipu a nejnižší kumulativní MPE. Střední chyba je lepší než střední absolutní chyba (MAE) jako srovnávací metrika při určování celkového příjmu v průběhu času. Protože ilustruje schopnost láhve zotavit se ze špatných měření v průběhu čas při zaznamenávání následných měření. Sip MAE je také zahrnut v aplikacích, kde je důležitá přesnost každého doušku, protože vypočítává absolutní chybu každého doušku. Kumulativní MPE také měří, jak dobře jsou měření vyvážena napříč fází a nepenalizuje jeden doušek. Dalším pozorováním bylo, že 3 ze 4 lahví podhodnocovaly objemový příjem na ústa uvedený v tabulce 1 se zápornými čísly.
Korelační koeficienty R-squared Pearson pro všechny lahve jsou také uvedeny v tabulce 1. HidrateSpark 3 poskytuje nejvyšší korelační koeficient. Přestože HidrateSpark 3 má některé chybějící záznamy, většina z nich jsou malá ústa (Bland-Altmanův graf na obrázku 2 také potvrzuje, že HidrateSpark 3 má nejmenší limit shody (LoA) ve srovnání s ostatními třemi lahvemi. LoA analyzuje, jak dobře souhlasí skutečné a naměřené hodnoty. Navíc téměř všechna měření byla v Rozsah LoA, který potvrzuje, že tato láhev poskytuje konzistentní výsledky, jak je znázorněno na obrázku 2c. Většina hodnot je však pod nulou, což znamená, že velikost doušku je často podhodnocena. Totéž platí pro HidrateSpark Steel na obrázku 2b, kde je většina chybových hodnot záporná. Proto tyto dvě láhve poskytují nejvyšší MPE a kumulativní MPE ve srovnání s H2Opal a Thermos Smart víkem, s chybami rozloženými nad a pod 0, jak je znázorněno na obr. 2a,d.
Bland-Altmanovy grafy (a) H2OPal, (b) HidrateSpark Steel, (c) HidrateSpark 3 a (d) Thermos Smart víko. Přerušovaná čára představuje interval spolehlivosti kolem průměru, vypočítaný ze standardní odchylky v tabulce 1.
HidrateSpark Steel a H2OPal měly podobné standardní odchylky 20,04 ml a 21,41 ml, v tomto pořadí. Obrázky 2a,b také ukazují, že hodnoty HidrateSpark Steel se vždy pohybují kolem průměru, ale obecně zůstávají v oblasti LoA, zatímco H2Opal má více hodnot. Mimo oblast LoA. Maximální standardní odchylka Thermos Smart víčka byla 35,42 ml a více než 10 % měření bylo mimo oblast LoA znázorněnou na obrázku 2d. Tato láhev poskytla nejmenší střední chybu Sip a relativně malou kumulativní MPE, přestože má nejvíce chybějících záznamů a největší směrodatnou odchylku. Thermos SmartLid má mnoho zmeškaných záznamů, protože brčko senzoru nezasahuje na dno nádoby, což způsobuje zmeškané záznamy, když je obsah kapaliny pod tyčí senzoru ( ~80 ml). To by mělo vést k podcenění příjmu tekutin; nicméně, Thermos byla jediná láhev s pozitivním MPE a Sip Mean Error, což znamená, že láhev nadhodnocovala příjem tekutin. Důvodem, proč je průměrná chyba při požití Thermos tak nízká, je to, že měření je nadhodnoceno téměř u každé láhve. Když jsou tyto nadhodnocené zprůměrováno, včetně mnoha vynechaných doušků, které nejsou vůbec zaznamenány (nebo „podhodnoceny“), je průměrný výsledek vyrovnaný. Při vyloučení vynechaných záznamů z výpočtu se střední chyba sipu stala +10,38 ml, což potvrzuje velké nadhodnocení jediného doušku .I když se to může zdát pozitivní, lahev je ve skutečnosti nepřesná v odhadech jednotlivých doušků a nespolehlivá, protože vynechává mnoho pitných událostí. Navíc, jak je znázorněno na obrázku 2d, zdá se, že Thermos SmartLid zvyšuje chybu s rostoucí velikostí doušku.
Celkově vzato byl H2OPal nejpřesnější při odhadování doušků v průběhu času a nejspolehlivější způsob měření většiny záznamů. Inteligentní víko Thermos bylo nejméně přesné a vynechalo více doušků než ostatní láhve. Láhev HidrateSpark 3 měla konzistentnější chybu hodnoty, ale podcenil většinu doušků, což mělo za následek špatný výkon v průběhu času.
Ukazuje se, že láhev může mít určitý posun, který lze kompenzovat pomocí kalibračního algoritmu. To platí zejména pro láhev HidrateSpark, která má malou směrodatnou odchylku chyby a vždy podhodnocuje jeden doušek. Nejmenší čtverce (LS) metoda byla použita s daty fáze 1 při vyloučení jakýchkoli chybějících záznamů k získání hodnot offsetu a zisku. Výsledná rovnice byla použita pro příjem sip naměřený ve druhé fázi k výpočtu skutečné hodnoty a ke stanovení kalibrované chyby. Tabulka 2 ukazuje, že kalibrace zlepšila střední chybu Sip pro dvě lahve HidrateSpark, ale ne H2OPal nebo Thermos Smart Lid.
Během fáze 1, kdy se provádějí všechna měření, je každá láhev znovu naplněna několikrát, takže vypočtená MAE může být ovlivněna úrovní naplnění láhve. K určení toho je každá láhev rozdělena do tří úrovní, vysoká, střední a nízká, na základě celkový objem každé láhve. Pro měření fáze 1 byl proveden jednocestný test ANOVA, aby se zjistilo, zda se hladiny významně lišily v absolutní chybě. U HidrateSpark 3 a Steel se chyby pro tři kategorie významně neliší. Při použití velšského testu nestejného rozptylu pro láhve H2OPal a Thermos byl zjištěn hraničně významný rozdíl (p Byly provedeny dvoustranné t-testy, aby se porovnaly chyby fáze 1 a fáze 2 pro každou láhev. Dosáhli jsme p > 0,05 pro všechny láhve, což znamená, že se tyto dvě skupiny významně nelišily. Bylo však pozorováno, že dvě láhve HidrateSpark ztratil mnohem vyšší počet nahrávek ve fázi 2. U H2OPal byl počet zmeškaných nahrávek téměř stejný (2 vs. 3), zatímco u Thermos SmartLid bylo zmeškaných nahrávek méně (6 vs. 10). Vzhledem k tomu, že lahve HidrateSpark byly vše se zlepšilo po kalibraci, po kalibraci byl také proveden t-test. U HidrateSpark 3 je významný rozdíl v chybách mezi Stage 1 a Stage 2 (p = 0,046). To je pravděpodobnější kvůli vyššímu počtu chybějících záznamů ve fázi 2 ve srovnání s fází 1.
Tato část poskytuje náhled na použitelnost láhve a její použití, stejně jako další funkční informace. I když je přesnost láhve důležitá, faktor použitelnosti je také důležitý při výběru láhve.
HidrateSpark 3 a HidrateSpark Steel jsou vybaveny LED světly, která uživatelům připomínají, aby pili vodu, pokud nesplňují své cíle, jak bylo plánováno, nebo blikají určitý početkrát za den (nastaveno uživatelem). Lze je také nastavit tak, aby blikaly. pokaždé, když se uživatel napije.H2OPal a Thermos Smart víko nemají žádnou vizuální zpětnou vazbu, která by uživatelům připomínala, že mají pít vodu.Všechny zakoupené láhve však mají mobilní upozornění, která uživatelům připomenou, aby pili prostřednictvím mobilní aplikace.Počet upozornění za den může být přizpůsobené v aplikacích HidrateSpark a H2OPal.
HidrateSpark 3 a Steel používají lineární trendy, aby vedly uživatele, kdy mají pít vodu, a poskytují hodinový navrhovaný cíl, kterého by uživatelé měli dosáhnout do konce dne. H2OPal a Thermos Smart Lid poskytují pouze denní celkový cíl. Ve všech lahvích, pokud zařízení není připojen k aplikaci přes bluetooth, data budou uložena lokálně a po spárování synchronizována.
Žádná ze čtyř lahví se nezaměřuje na hydrataci pro seniory. Kromě toho nejsou k dispozici vzorce, které lahve používají k určení denních cílů příjmu, takže je obtížné určit, zda jsou vhodné pro starší dospělé. Většina těchto lahví je velká a těžká a ne šité na míru seniorům. Používání mobilních aplikací také nemusí být ideální pro starší dospělé, i když pro výzkumníky může být užitečné sbírat data na dálku.
Všechny láhve nemohou určit, zda byla tekutina spotřebována, zlikvidována nebo rozlita. Všechny láhve je také třeba po každém doušku položit na povrch, aby bylo možné přesně zaznamenávat příjem. To znamená, že pokud není láhev odložena, může dojít k vynechání nápoje, zvláště když doplňování.
Dalším omezením je, že zařízení musí být pravidelně znovu spárováno s aplikací, aby se synchronizovala data. Termosku bylo nutné znovu spárovat pokaždé, když byla aplikace otevřena, a láhev HidrateSpark se často snažila najít připojení Bluetooth. H2OPal je nejjednodušší pro opětovné spárování s aplikací, pokud dojde ke ztrátě spojení.Všechny láhve jsou kalibrovány před zahájením testování a musí být znovu kalibrovány alespoň jednou během procesu. Láhev HidrateSpark a H2OPal musí být pro kalibraci vyprázdněny a zcela naplněny.
Všechny láhve nemají možnost dlouhodobě stahovat nebo ukládat data. Také k žádné z nich nelze přistupovat přes API.
HidrateSpark 3 a H2OPal používají vyměnitelné lithium-iontové baterie, HidrateSpark Steel a Thermos SmartLid používají dobíjecí baterie. Jak uvádí výrobce, dobíjecí baterie by měla na plné nabití vydržet až 2 týdny, při používání je však nutné ji dobíjet téměř každý týden. Thermos SmartLid těžce. Toto je omezení, protože mnoho lidí si nebude pamatovat pravidelné dobíjení láhve.
Existuje celá řada faktorů, které mohou ovlivnit výběr chytré láhve, zejména pokud je uživatelem starší osoba. Hmotnost a objem láhve je důležitým faktorem, protože musí být snadno použitelný pro křehké seniory. dříve tyto láhve nejsou přizpůsobeny pro seniory. Dalším faktorem je také cena a množství tekutiny na láhev. Tabulka 3 ukazuje výšku, hmotnost, objem tekutiny a cenu každé láhve. vyrobeno výhradně z lehčího plastu. Ve srovnání s ostatními třemi lahvemi také pojme nejvíce tekutin. Naopak H2OPal byla nejvyšší, nejtěžší a nejdražší z výzkumných lahví.
Komerčně dostupné chytré láhve jsou pro výzkumníky užitečné, protože není potřeba vytvářet prototypy nových zařízení. Přestože je k dispozici mnoho chytrých láhví na vodu, nejběžnějším problémem je, že uživatelé nemají přístup k datům nebo nezpracovaným signálům a pouze některé výsledky jsou zobrazeny v mobilní aplikaci. Je potřeba vyvinout široce používanou chytrou láhev s vysokou přesností a plně dostupnými údaji, zejména takovou, která je přizpůsobena starším lidem. Ze čtyř testovaných lahví měl H2OPal po vybalení nejnižší Sip MPE, kumulativní MPE a počet zmeškaných nahrávek.HidrateSpark 3 má nejvyšší linearitu, nejmenší směrodatnou odchylku a nejnižší MAE.HidrateSpark Steel a HidrateSpark 3 lze jednoduše ručně kalibrovat, aby se snížila střední chyba Sip pomocí metody LS. Pro přesnější záznamy sip, láhev HidrateSpark 3 je volbou, zatímco pro konzistentnější měření v průběhu času je první volbou H2OPal. Termoska SmartLid měla nejméně spolehlivý výkon, měla nejvíce zameškaných doušků a nadhodnocovala jednotlivé doušky.
Studie není bez omezení.V reálných scénářích bude mnoho uživatelů pít z jiných nádob, zejména horkých tekutin, nápojů zakoupených v obchodě a alkoholu. Budoucí práce by měla vyhodnotit, jak tvarový faktor každé láhve ovlivňuje chyby, aby se řídil návrh chytré láhve na vodu. .
Rule, AD, Lieske, JC & Pais, VM Jr. 2020. Management ledvinových kamenů.JAMA 323, 1961–1962.https://doi.org/10.1001/jama.2020.0662 (2020).
Conroy, DE, West, AB, Brunke-Reese, D., Thomaz, E. & Streeper, NM Včasná adaptivní intervence na podporu spotřeby tekutin u pacientů s ledvinovými kameny. Health Psychology.39, 1062 (2020).
Cohen, R., Fernie, G. a Roshan Fekr, A. Systémy monitorování příjmu tekutin u starších osob: přehled literatury. Nutrients 13, 2092. https://doi.org/10.3390/nu13062092 (2021).
Inc, H. HidrateSpark 3 Smart Water Bottle & Free Hydration Tracker App – Black https://hidratespark.com/products/black-hidrate-spark-3. Zpřístupněno 21. dubna 2021.
Chytrá láhev na vodu z nerezové oceli a aplikace HidrateSpark STEEL – Hidrate Inc. https://hidratespark.com/products/hidratespark-steel. Přístup 21. dubna 2021.
Termoska® Connected Hydration Bottle with Smart Cap.https://www.thermos.com/smartlid. Přístupné 9. listopadu 2020.
Borofsky, MS, Dauw, CA, York, N., Terry, C. & Lingeman, JE Přesnost měření denního příjmu tekutin pomocí „chytré“ láhve na vodu. Urolitiáza 46, 343–348. https://doi.org/ 10.1007/s00240-017-1006-x (2018).
Bernard, J., Song, L., Henderson, B. & Tasian, GE. Asociace mezi denním příjmem vody a 24hodinovým výdejem moči u adolescentů s ledvinovými kameny.Urology 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. Realita a vnímání: Sledování aktivity a sběr dat v reálném světě chytrých domácností. V roce 2017 IEEE SmartWorld Sborník konference, Všudypřítomná inteligence a výpočetní technika, Pokročilá a důvěryhodná výpočetní technika, Škálovatelná výpočetní technika a komunikace, Cloud a Big Data Computing, Internet lidí a inovace Smart City (SmartWorld/SCALCOM/UIC/ATC/CBDCom/IOP/SCI), 1-6 (IEEE, 2017).
Pletcher, DA et al. Interaktivní přístroj na pití vody určený pro seniory a pacienty s Alzheimerovou chorobou. V soudním sporu o lidské straně IT pro starší populaci. Sociální média, hry a asistovaná prostředí (eds Zhou, J. & Salvendy, G.) 444–463 (Springer International Publishing, 2019).
Tato práce byla podpořena grantem nadace kanadských institutů pro výzkum zdraví (CIHR) (FDN-148450). Dr. Fernie získal finanční prostředky jako Creaghan Chair of Family Prevention and Medical Technology.
Kite Institute, Toronto Rehabilitation Institute – University Health Network, Toronto, Kanada
Konceptualizace – RC; Metodika – RC, AR; Psaní – Příprava rukopisu – RC, AR; Psaní – recenze a editace, GF, AR; Supervize – AR, GF Všichni autoři si přečetli a souhlasí s publikovanou verzí rukopisu.
Springer Nature zůstává neutrální, pokud jde o jurisdikční nároky publikovaných map a institucionální příslušnost.
Otevřený přístup Tento článek je licencován pod mezinárodní licencí Creative Commons Attribution 4.0, která umožňuje použití, sdílení, adaptaci, distribuci a reprodukci na jakémkoli médiu nebo formátu za předpokladu, že uvedete správné jméno původního autora a zdroje a poskytnete licenci Creative Commons. a uveďte, zda byly provedeny změny.Obrázky nebo jiné materiály třetích stran v tomto článku jsou zahrnuty pod licencí Creative Commons k článku, pokud není uvedeno jinak v titulcích k materiálu. Pokud materiál není zahrnut v Creative Commons licence na článek a vaše zamýšlené použití není povoleno zákonem nebo nařízením nebo překračuje povolené, budete muset získat povolení přímo od vlastníka autorských práv. Chcete-li zobrazit kopii této licence, navštivte http://creativecommons.org/licenses /po/4.0/.
Cohen, R., Fernie, G. a Roshan Fekr, A. Monitorování příjmu tekutin v komerčně dostupných chytrých lahvích na vodu.Science Rep 12, 4402 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335 -5
Odesláním komentáře souhlasíte s tím, že budete dodržovat naše Podmínky a Pokyny pro komunitu. Pokud uvidíte urážlivý obsah nebo obsah, který není v souladu s našimi podmínkami nebo pokyny, označte jej jako nevhodný.
Čas odeslání: 29. března 2022
