211service.com
Walka o dokładne pomiary na nadgarstku
Urządzenia do noszenia są coraz bardziej zaawansowane, ale czy dzisiejsza technologia naprawdę może mierzyć nasze zdrowie? 22 czerwca 2015
Do niedawna nie wiedziałem nic o tym, jak mój około 25-minutowy dojazd rowerem przez San Francisco – lub jakąkolwiek inną część mojego dnia, tak naprawdę – wpływa na moje ciało, poza tym, że nieuchronnie przyjeżdżam do pracy spocony i trochę oddechu, kiedy jestem w wielkim pośpiechu. Jak wysokie jest moje tętno? Czy moje nawyki związane ze snem mają na to wpływ? Ile kalorii spalam?
Te pytania zaprzątały mi głowę, ponieważ wiele urządzeń do śledzenia aktywności i inteligentnych zegarków trafiło na półki sklepowe w ciągu ostatnich kilku lat, obiecując śledzenie informacji, takich jak kroki, sen, tętno, ekspozycja na słońce i kalorie. Z jednym z tych wypełnionych czujnikami gadżetów na moim nadgarstku z pewnością mogłem uzyskać dokładne informacje o moim ciele.
Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2015 r.
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Taki jest przynajmniej pomysł. Urządzenia te mogą dać Ci większą kontrolę nad swoim zdrowiem, ułatwiając zbieranie danych wcześniej niemonitorowanych lub, jak w przypadku tętna, gromadzonych zazwyczaj tylko w gabinecie lekarskim (a nawet wtedy rzadko). A te urządzenia nie tylko śledzą dane; firmy takie jak Apple, Jawbone i Microsoft oferują porady na podstawie tego, co wykrywają czujniki w ich nadgarstkowych urządzeniach do noszenia. Aplikacja Microsoft Health wkrótce powinna mieć możliwość porównywania kalendarza lub informacji kontaktowych z oceną opaski Microsoft Band dotyczącą, powiedzmy, Twojego tętna lub poziomu przewodności skóry — miarą zdolności skóry do przewodzenia prądu, która zwykle wzrasta ze stresem.
Apple Watch i Microsoft Band wykorzystują czujniki optyczne do pomiaru tętna. Jawbone Up3, który zamiast tego śledzi tętno spoczynkowe, wykorzystuje czujniki bioimpedancji i kilka elektrod do pomiaru odporności skóry na niewielką ilość prądu elektrycznego. Te i inne czujniki w opaskach są odpowiednie do pomiaru rutynowych poziomów aktywności, ale czy technologia jest naprawdę wystarczająco dokładna, aby przekształcić urządzenia do noszenia w cyfrowe narzędzia medyczne?
„Jesteśmy w punkcie przegięcia lub przejścia od kwestii związanych ze zdrowiem stylu życia do wskaźników medycznych”, mówi kardiolog Eric Topol, profesor genomiki w Scripps Research Institute i fan technologii cyfrowej opieki zdrowotnej. Dla Topola cel jest jasny: urządzenia, które dokładnie mierzą parametry życiowe, a nawet monitorują poważne problemy zdrowotne, takie jak cukrzyca i choroby serca. Mówi, że w metrykach medycznych dokładność staje się podstawą.
Test
Jak daleko jesteśmy od takich urządzeń do noszenia? Przetestowałem dokładność kilku pomiarów z nadgarstka, w tym tętna. Przez kilka dni nosiłam an Zegarek Apple i Zespół Microsoft podczas jazdy rowerem do i z pracy. ja też nosiłam Polarny H7 Pasek na klatkę piersiową Bluetooth, który jest jednym z najdokładniejszych urządzeń konsumenckich do pomiaru tętna. Wyniki różniły się, a czasem bardzo się różniły. Średnie pomiary tętna opaski były konsekwentnie bliższe wynikom paska na klatkę piersiową Polar — czasami w obrębie jednego lub dwóch uderzeń na minutę, ale mogły być nawet o 13 uderzeń. Tymczasem Apple Watch dawał odczyty aż 77 uderzeń na minutę inaczej niż urządzenie Polar.
Pomiary spalonych kalorii (coś we wszystkich trzech pasmach, w tym na torze Up3) również były nieco niespójne; na przykład podczas jednego porannego dojazdu do pracy ich liczba wynosiła od 143 do 187. W sumie doświadczenie było dalekie od wizji tych urządzeń jako cyfrowych mędrców, którzy wyciągali głębokie, dokładne wglądy z zebranych danych, pomagając lekarzom diagnozować dolegliwości i ostatecznie być może nawet przewidując problemy zdrowotne lub wykrywając je, zanim staną się poważne. Są to trudne do osiągnięcia cele z kilku powodów. Podczas gdy nadgarstek wydaje się świetnym miejscem do rozpoczęcia odczuwania na ciele i przywykliśmy do ozdabiania go zegarkami i biżuterią, trudno jest stworzyć wygodne, dobrze wyglądające urządzenie, które wytrzyma wszelkiego rodzaju codzienne nadużycia .
A ponieważ ciało każdego człowieka jest inne, nadgarstek nie zawsze jest świetnym miejscem do wykonywania dokładnych pomiarów. Możesz zrobić miliony inteligentnych zegarków, które są identyczne, ale masz miliony ludzi, którzy nie są identyczni. Naprawdę trudno jest znaleźć coś, co jest solidne u wszystkich tych ludzi, mówi Chris Harrison, adiunkt w dziedzinie interakcji człowiek-komputer, który kieruje Grupą Interfejsów Przyszłości na Uniwersytecie Carnegie Mellon.
Harrison i inni eksperci twierdzą, że ramiona, które są zbyt owłosione, spocone, grube lub cienkie, mogą utrudniać uzyskanie dobrego odczytu z dzisiejszych optycznych czujników tętna, które odczytują przepływ krwi w nadgarstku. Tatuaże też mogą stanowić problem — jak Apple zwraca uwagę na stronie wsparcia dla Apple Watch, zwracając uwagę, że atrament może blokować światło przed dotarciem do czujnika. Nagle przekłada się to na tysiące użytkowników, z których wszyscy będą nieszczęśliwi i powiedzą, że to nie działa, ponieważ nie działa dla nich, mówi Christian Holz , badacz interakcji człowiek-komputer w Yahoo Labs, który koncentruje się na miniaturyzacji urządzeń mobilnych.
Poza śledzeniem treningu
Jest nadzieja na urządzenia do noszenia, które faktycznie wykonują pomiary, które byłyby pomocne w monitorowaniu stanu zdrowia. Ale uświadomienie sobie tej nadziei prawdopodobnie będzie oznaczać przejście do radykalnie nowych technologii. A to z pewnością będzie oznaczać rozwój urządzeń, które będą w stanie wykonywać szerszy zakres pomiarów.
W firmie Quanttus, startupie z Cambridge w stanie Massachusetts, naukowcy budują noszone na nadgarstku urządzenie do śledzenia tętna, oddychania i ciśnienia krwi za pomocą balistokardiogramu, który wykorzystuje czujnik do pomiaru małych ruchów ciała za każdym razem, gdy serce pompuje krew. Na konferencji pod koniec kwietnia współzałożyciel i dyrektor generalny Shahid Azim powiedział, że firma jest zainteresowana wypuszczeniem pewnej liczby opasek na rękę do końca roku. Współzałożyciel i dyrektor naukowy David Mówi, że wciąż udoskonala technologię.
Wierzy, że gdy już uda nam się określić pomiary tętna i ciśnienia krwi, będziemy w stanie monitorować większość życiowych funkcji układu krążenia za pomocą urządzeń do noszenia. Może to być dobrodziejstwem nie tylko dla zastosowań fitness i tych, którzy chcą mieć oko na własne zdrowie, ale także dla lekarzy, którzy chcą nieinwazyjnych sposobów na obserwowanie pacjentów na poziomie możliwym obecnie tylko w szpitalu.
Inny startup z siedzibą w Cambridge, Empatica, tworzy opaskę na rękę, która mierzy skoki przewodności skóry, aby dowiedzieć się, kiedy użytkownik ma napad, dzięki czemu może ostrzec kogoś, aby sprawdził daną osobę. Empatica nie jest jednak jeszcze w stanie przewidzieć napadów, a także nie wydała swojego produktu.
Budowanie tych produktów zajmuje dużo czasu. Testowanie, symulacje, modelowanie, prototypowanie i rozwiązywanie problemów są bardziej zaawansowane, gdy trzeba upewnić się, że urządzenia są w stanie sprostać wymaganiom codziennego użytkowania, takim jak częste narażenie na pot i wodę. To o wiele więcej, niż można by się spodziewać po swojej elektronice. Ale jeśli firmy usuną te przeszkody, możliwość ciągłego wykrywania takich rzeczy, jak ciśnienie krwi i przewodnictwo skóry, może również otworzyć drzwi do ilościowej oceny stresu i nastroju, ponieważ umożliwią zbieranie danych o twoim ciele w różnych sytuacjach.
Jesteśmy dopiero na wczesnym etapie rozumienia, jak wiele możemy zrobić z czujnikami na skórze. W ciągu najbliższych kilku lat czujniki nieinwazyjne mogą stać się przydatne dla innych biometrii, które obecnie można śledzić tylko za pomocą procesów inwazyjnych. Możliwe jest monitorowanie stężenia glukozy we krwi za pomocą odczytów skórnych, a nie nakłucia igłą – coś, co byłoby pomocne dla osób z cukrzycą.
W rzeczywistości naukowcy pracują nad tym konkretnym problemem na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Opracowali tymczasowy tatuaż, nadrukowany elektrodami i pokryty roztworem enzymu, który może mierzyć poziom glukozy. Joseph Wang, dyrektor Centrum Czujników Ubieralnych UCSD, pracuje nad tą technologią od pięciu lat. Mówi, że minie co najmniej dwa lata, zanim zostanie skomercjalizowany – początkowo, jak spodziewa się, w postaci jednorazowego tatuażu tymczasowego, a następnie tatuaży, które mogą mierzyć poziom glukozy użytkownika co 20 lub 40 minut dziennie lub tydzień. Topol wierzy, że nadchodzą wszelkiego rodzaju dokładne dane; to tylko kwestia czasu. Mamy do zrobienia, ale ostatecznie jest to coś, do czego maszyny są naprawdę bardzo dobre, mówi. I można opracować algorytmy, w których dla każdej osoby może być wirtualnym asystentem medycznym. Biorąc pod uwagę, że dzisiejsze opaski nadal się zacinają podczas pomiaru tętna podczas treningu, takie zastosowania wydają się być poza zasięgiem. Jednak badania przeprowadzone w Quanttus, Empatica i UCSD sugerują, że nowe podejścia oparte na technologiach znacznie wykraczających poza konwencjonalne czujniki optyczne mogą w końcu przekształcić urządzenia noszone na nadgarstku w narzędzia do monitorowania ogólnego stanu zdrowia.