DIY tracker liczy spalone kalorie lepiej niż smartwatch

monitor zdrowia dii 07 20

System zbudowany z dwóch niedrogich czujników jest dokładniejszy niż smartwatche do śledzenia kalorii spalonych podczas aktywności, podają naukowcy

A instrukcje samodzielnego tworzenia systemu są dostępne bezpłatnie online.

Podczas gdy smartwatche i smartfony mają tendencję do wyłączania się o około 40 do 80%, jeśli chodzi o liczenie kalorii spalonych podczas aktywności, ten system ma średnio 13% błędu.

„Zbudowaliśmy kompaktowy system, który oceniliśmy z różnorodną grupą uczestników, aby reprezentować populację USA i stwierdziliśmy, że działa bardzo dobrze, z około jedną trzecią błędu smartwatcha” – mówi Patrick Slade, absolwent inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Stanforda. Uniwersytet, który jest głównym autorem pracy na temat pracy w Nature Communications.

Kluczowym elementem tych badań było zrozumienie podstawowej wady innych urządzeń do noszenia, które liczą kalorie: opierają się na ruchu nadgarstka lub tętno, chociaż żadne z nich nie jest szczególnie wskaźnikiem wydatku energetycznego. (Zastanów się, jak filiżanka kawy może zwiększyć tętno.) Naukowcy postawili hipotezę, że ruch nóg będzie bardziej wymowny – a ich eksperymenty potwierdziły ten pomysł.

monitor zdrowia dii 2 07 20 Ten nowy system pomiarowy składa się z dwóch czujników na udzie i podudzi, które są zasilane baterią i sterowane przez mikrokontroler, który można zastąpić smartfonem. (Źródło: Andrew Brodhead)

Istnieją systemy laboratoryjne, które mogą dokładnie oszacować, ile energii dana osoba oparzenia podczas aktywności fizycznej poprzez pomiar szybkości wymiany dwutlenku węgla i tlenu w oddechu. Takie konfiguracje są używane do oceny stanu zdrowia i wyników sportowych, ale wymagają nieporęcznego, niewygodnego sprzętu i mogą być drogie.

Nowy system do noszenia wymaga tylko dwóch małych czujników na nodze, baterii i przenośnego mikrokontrolera (małego komputera), a jego wykonanie kosztuje około 100 USD. Lista składniki i kod do udostępnienia systemu.

„To duży postęp, ponieważ do tej pory potrzeba było od dwóch do sześciu minut i maski gazowej, aby dokładnie oszacować, ile energii człowiek spala” – mówi współautor Scott Delp, profesor w School of Engineering. „Dzięki nowemu narzędziu Patricka możemy oszacować, ile energii spala się na każdym kroku, gdy sportowiec olimpijski zbliża się do mety, aby uzyskać miarę, co napędza ich szczytowe wyniki. Możemy również obliczyć energię zużytą przez pacjenta po operacji kardiochirurgicznej, aby lepiej zarządzać ćwiczeniami”.

Nogi, nie nadgarstki

Sposób, w jaki ludzie spalają kalorie, jest skomplikowany, ale naukowcy mieli przeczucie, że czujniki na nogach będą prostym sposobem na uzyskanie wglądu w ten proces.

„Problem z tradycyjnymi smartwatchami polega na tym, że uzyskują informacje tylko z ruchu nadgarstka i tętna” – mówi współautor Mykel Kochenderfer, profesor nadzwyczajny aeronautyki i astronautyki. „Fakt, że urządzenie Patricka ma niższy wskaźnik błędów, ma sens, ponieważ wykrywa ruch nóg, a większość energii jest wydatkowana przez nogi”.

System jest celowo prosty. Składa się z dwóch niewielkich czujników – jednego na udzie i jednego na podudzie jednej nogi – sterowanych przez mikrokontroler na biodrze, który z łatwością mógłby zastąpić smartfon. Czujniki te nazywane są „inercyjnymi jednostkami pomiarowymi” i mierzą przyspieszenie i obrót nogi podczas jej ruchu. Są celowo lekkie, przenośne i tanie, dzięki czemu można je łatwo zintegrować w różnych formach, w tym odzieży, takiej jak: Mądre spodnie.

Aby przetestować system w porównaniu z podobnymi technologiami, naukowcy poprosili uczestników badania, aby nosili go, jednocześnie nosząc dwa smartwatche i monitor pracy serca. Po podłączeniu wszystkich tych czujników uczestnicy wykonywali różnorodne czynności, w tym różne prędkości chodzenia, biegania, jazdy na rowerze, wchodzenia po schodach i przechodzenia między chodzeniem a bieganiem.

Kiedy wszystkie urządzenia do noszenia zostały porównane z pomiarami spalania kalorii zarejestrowanymi przez system laboratoryjny, naukowcy odkryli, że ich system oparty na nogach był najdokładniejszy.

Poprzez dalsze testowanie systemu na kilkunastu uczestnikach w różnym wieku i o różnej wadze, naukowcy zebrali bogactwo danych, które Slade wykorzystał do dalszego udoskonalenia modelu uczenia maszynowego, który oblicza szacunki dotyczące spalania kalorii.

Model pobiera informacje o ruchu nóg z czujników i oblicza — korzystając z tego, czego nauczył się z poprzednich danych — ile energii użytkownik spala w danym momencie. I podczas gdy obecne najnowocześniejsze systemy wymagają około sześciu minut danych od osoby podłączonej do maski w warunkach laboratoryjnych, ta alternatywa na wolnym wybiegu może funkcjonować przy zaledwie kilku sekundach aktywności.

„Wiele kroków, które wykonujesz każdego dnia, odbywa się w krótkich, 20-sekundowych lub krótszych seriach”, mówi Slade, który wspomniał, że wykonywanie prac domowych jest jednym z przykładów krótkotrwałej aktywności, która często jest pomijana. „Możliwość uchwycenia tych krótkich czynności lub dynamicznych zmian między czynnościami jest naprawdę trudna i żaden inny system nie jest obecnie w stanie tego zrobić”.

Liczenie kalorii typu open source

Prostota i przystępność cenowa były ważne dla tego zespołu, podobnie jak otwarte udostępnienie projektu, ponieważ mają nadzieję, że ta technologia może pomóc ludziom w zrozumieniu i dbaniu o swoje zdrowie. .

„Otwieramy wszystko w nadziei, że ludzie przyjmą to i będą z tym korzystać i tworzyć produkty, które mogą poprawić jakość życia społeczeństwa”, mówi Kochenderfer.

Uważają również, że prostota, przystępność cenowa i przenośność tego systemu mogą wspierać lepszą politykę zdrowotną i nowe drogi badań nad ludzkimi działaniami. Grupa badawcza kierowana przez Steve'a Collinsa, profesora nadzwyczajnego inżynierii mechanicznej i starszego autora tego artykułu, już używa podobnego systemu do badania energii zużywanej przez systemy robotów do noszenia, które zwiększają wydajność.

„Jedną z najbardziej ekscytujących rzeczy jest to, że możemy śledzić dynamicznie zmieniające się działania, a te dokładne informacje pozwolą nam zapewnić lepsze zasady, aby zalecić, jak ludzie powinni ćwiczyć lub zarządzać swoją wagą” – mówi Slade.

„Otwiera zupełnie nowy zestaw badań, które możemy przeprowadzić na temat ludzkiej wydajności”, mówi Delp, który jest również profesorem bioinżynierii i inżynierii mechanicznej. „Ile energii spalasz, kiedy idziesz, biegasz, kiedy ćwiczysz na rowerze – wszystkie te rzeczy są fundamentalne. Kiedy mamy nowe narzędzie, takie jak to, otwiera nowe drzwi do odkrywania nowych rzeczy na temat ludzkiej wydajności”.

Prace sfinansowały National Science Foundation, National Institutes of Health oraz Stanford Graduate Fellowship.

Źródło: Stanford University

O autorze

Taylor Kubota, Uniwersytet Stanforda

Ten artykuł pierwotnie ukazał się w Futurity


 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

Więcej artykułów tego autora

Może Ci się spodobać

WEWNĘTRZNE GŁOSY

grupa pracowników służby zdrowia stojących wokół biurka lub stołu
Dlaczego wysokiej jakości opieka zdrowotna może nie być tak trudna, jak się wydaje
by Robert Jennings, Innerself.com
Istnieją środki do osiągnięcia wysokiej jakości opieki zdrowotnej dla wszystkich. Brakuje tylko woli ludzi…
panorama zorzy polarnej w Norwegii
Horoskop Bieżący tydzień: 25 - 31 października 2021 r.
by Pam Younghans
To cotygodniowe czasopismo astrologiczne oparte jest na wpływach planetarnych i oferuje perspektywy i…
świecąca kula w wisiorku z owiniętym drutem miedzianym
Znajdowanie własnych definicji piękna
by Allison Carmen
Definicja piękna, słownik Merriam-Webster: „to, co daje najwyższy stopień przyjemności…
młody biały człowiek w garniturze stojący przed zamkniętymi drzwiami
Mentorzy, mężczyźni i opierając się na zamkniętych drzwiach
by Areva Martin
We fragmencie z jej nowej książki „Panie, przywództwo i kłamstwa, które nam powiedziano”, prawa kobiet…
lekarz trzymający zlewkę z niebieskim płynem
Jak słabnie autorytet: nieuleczalna choroba czy brak wiedzy?
by Pierre Pradervand
Kiedy byłem dzieckiem, to, co powiedział lekarz rodzinny, było ewangelią i nikt nawet by o tym nie pomyślał…
uśmiechnięta matka, siedząca na trawie, trzymająca dziecko
Pełne miłości związki i spokojna dusza
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Wszyscy, nawet zwierzęta, potrzebujemy kochać i być kochanym. Potrzebujemy go do podstawowego przetrwania, potrzebujemy go do…
logo firmy internetowej
Dlaczego Google, Facebook i Internet zawodzą ludzkości i małym stworzeniom
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Coraz bardziej oczywista jest ciemna strona, która ogarnia Internet i rozprzestrzenia się…
dziewczyna w masce Covida na zewnątrz niosąca plecak
Czy jesteś gotowy, aby zdjąć maskę?
by Alan Cohen
Niestety pandemia Covida była dla wielu ludzi ciężką przejażdżką. W pewnym momencie przejazd będzie…
Eris: radykalne przebudzenie kobiecości
Eris: radykalne przebudzenie kobiecości
by Sarah Varcas
Eris, w całej swojej potężnej chwale, przychodzi, aby wszystko naprawić. Eris zna moc kobiecości,…
Różnica między dążeniem do szczęścia a po prostu byciem szczęśliwym
Różnica między dążeniem do szczęścia a po prostu byciem szczęśliwym
by Eileen Day McKusick
Myślę, że edykt, że Amerykanie mają prawo do „życia, wolności i pogoni za szczęściem”…
Wybór wdzięczności „Mimo”
Wybór wdzięczności „Mimo”
by MJ Ryan
Nie możemy się doczekać, aż wszystko będzie dobrze — z nami lub z resztą świata — aby poczuć wdzięczność, albo…

NAJCZESCIEJ CZYTANE

Jak życie na wybrzeżu wiąże się ze złym stanem zdrowia
Jak życie na wybrzeżu wiąże się ze złym stanem zdrowia
by Jackie Cassell, profesor epidemiologii podstawowej opieki zdrowotnej, honorowy konsultant ds. zdrowia publicznego, Brighton and Sussex Medical School
Niepewne gospodarki wielu tradycyjnych nadmorskich miast uległy dalszemu spadkowi od czasu…
Najczęstsze problemy ziemskich aniołów: miłość, strach i zaufanie
Najczęstsze problemy ziemskich aniołów: miłość, strach i zaufanie
by Sonja Grace
Gdy doświadczysz bycia aniołem ziemi, odkryjesz, że ścieżka służby jest usiana…
Skąd mam wiedzieć, co jest dla mnie najlepsze?
Skąd mam wiedzieć, co jest dla mnie najlepsze?
by Barbara Berger
Jedną z największych rzeczy, jakie odkryłam w codziennej pracy z klientami, jest to, jak niezwykle trudne…
Jakie role mężczyzn w latach 1970. mogą nas nauczyć antyseksistowskie kampanie?
Jakie role mężczyzn w latach 1970. mogą nas nauczyć antyseksistowskie kampanie?
by Lucy Delap, Uniwersytet Cambridge
Antyseksistowski ruch mężczyzn z lat 1970. miał infrastrukturę składającą się z czasopism, konferencji, ośrodków dla mężczyzn…
Uczciwość: jedyna nadzieja na nowe związki
Uczciwość: jedyna nadzieja na nowe związki
by dr Susan Campbell
Według większości singli, których spotkałem podczas moich podróży, typowa sytuacja randkowa jest najeżona…
Terapia uzdrawiania czakry: taniec w kierunku wewnętrznego mistrza
Terapia uzdrawiania czakry: taniec w kierunku wewnętrznego mistrza
by Glen Park
Taniec flamenco to przyjemność oglądać. Dobra tancerka flamenco emanuje niesamowitą pewnością siebie…
Rezygnacja z wszelkiej nadziei może być dla Ciebie korzystna
Rezygnacja z wszelkiej nadziei może być dla Ciebie korzystna
by Jude Bijou, MA, MFT
Jeśli czekasz na zmianę i jesteś sfrustrowany, że to się nie dzieje, może warto…
Astrolog przedstawia dziewięć niebezpieczeństw astrologii
Astrolog przedstawia dziewięć niebezpieczeństw astrologii
by Tracy Marks
Astrologia to potężna sztuka, zdolna do ulepszenia naszego życia, umożliwiając nam zrozumienie naszego własnego…

śledź InnerSelf na

facebook iconikona twittericon youtubeikona instagramikona kuflaikona rss

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

DOSTĘPNE JĘZYKI

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

Nowe postawy - nowe możliwości

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.pl | Rynek wewnętrzny
Copyright © 1985 - Publikacje wewnętrzne 2021. Wszelkie prawa zastrzeżone.