Chinese
Takk for at du besøker Nature.com. Nettleserversjonen du bruker har begrenset støtte for CSS. For den beste opplevelsen anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller slår av kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi vise nettstedet uten stiler og JavaScript.
Væskeinntak er viktig for å forhindre dehydrering og redusere tilbakevendende nyrestein. Det har vært en trend de siste årene med å utvikle verktøy for å overvåke væskeinntaket ved hjelp av "smarte" produkter som smarte flasker. Det finnes flere kommersielt smarte tåteflasker, hovedsakelig rettet mot helsebevisste voksne. Så vidt vi vet har disse flaskene ikke blitt validert i litteraturen. Denne studien sammenlignet ytelsen og funksjonaliteten til fire kommersielt tilgjengelige smarte tåteflasker. Flaskene er H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 og Thermos Smart Lid.One hundre inntakshendelser per flaske ble registrert og analysert og sammenlignet med grunnsannheten hentet fra høyoppløselige skalaer.H2OPal har den laveste gjennomsnittlige prosentfeilen (MPE) og er i stand til å balansere feil på tvers av flere slurker.HidrateSpark 3 gir de mest konsistente og pålitelige resultatene med de laveste slurkfeilene per gang. MPE-verdiene til HidrateSpark-flaskene ble ytterligere forbedret ved bruk av lineær regresjon ettersom de hadde mer konsistente individuelle feilverdier. Thermos Smart Lock var minst nøyaktig, siden sensoren ikke strakk seg over hele flaske, noe som fører til at mange poster går tapt.
Dehydrering er et svært alvorlig problem fordi det kan føre til uønskede komplikasjoner, inkludert forvirring, fall, sykehusinnleggelse og død. Væskeinntaksbalansen er viktig, spesielt hos eldre voksne og personer med underliggende medisinske tilstander som påvirker væskereguleringen. Pasienter med risiko for tilbakevendende steindannelse anbefales å konsumere store mengder væske. Derfor er overvåking av væskeinntak en nyttig metode for å finne ut om tilstrekkelig væskeinntak tas1,2. Det er mange forsøk i litteraturen på å lage rapporter om systemer eller enheter som kan hjelpe med å spore og administrere væskeinntaket. Dessverre resulterte ikke de fleste av disse studiene i et kommersielt tilgjengelig produkt. Flasker på markedet er først og fremst rettet mot rekreasjonsidrettsutøvere eller helsebevisste voksne som ønsker å tilføre hydrering. I denne artikkelen hadde vi som mål å finne ut om vanlig , kommersielt tilgjengelige vannflasker er en levedyktig løsning for forskere og pasienter. Vi sammenlignet fire kommersielle vannflasker når det gjelder ytelse og funksjonalitet. Flaskene er HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 og Thermos Smart Lid7 som vist i figur 1. Disse flaskene ble valgt fordi de er en av de eneste fire populære flaskene som er (1) tilgjengelig for kjøp i Canada og (2) har sip volumdata tilgjengelig via mobilappen.
Bilder av analyserte kommersielle flasker: (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Termos Smart Lid7. Den røde stiplede boksen viser plasseringen av sensoren.
Av de ovennevnte flaskene har bare tidligere versjoner av HidrateSpark blitt validert i forskning8. Studien fant at HidrateSpark-flasken var nøyaktig innenfor 3 % av målingen av totalt inntak over en 24-timers periode med væskeinntak. HidrateSpark har også blitt brukt i kliniske studier for å overvåke inntak hos pasienter med nyrestein9.Siden den gang har HidrateSpark utviklet nye flasker med forskjellige sensorer.H2OPal har blitt brukt i andre studier for å spore og fremme væskeinntak, men ingen spesifikke studier har validert ytelsen2,10.Pletcher et al. De geriatriske funksjonene og informasjonen tilgjengelig på nettet ble sammenlignet for flere kommersielle flasker, men de utførte ingen validering av nøyaktigheten11.
Alle de fire kommersielle flaskene inkluderer en gratis proprietær app for visning og lagring av inntakshendelser overført via Bluetooth. HidrateSpark 3 og Thermos Smart Lok har sensoren i midten av flasken, muligens ved hjelp av en kapasitiv sensor, mens HidrateSpark Steel og H2Opal har en sensor på bunnen, ved hjelp av en last- eller trykksensor. Sensorens plassering er vist i den røde stiplede boksen i figur 1. I Thermos Smart Lok kan ikke sensoren nå bunnen av beholderen.
Hver flaske testes i to faser: (1) en kontrollert sugefase og (2) en frittlevende fase. I begge fasene ble resultatene registrert av flasken (hentet fra produktmobilappen brukt på Android 11) sammenlignet med malt sannhet oppnådd ved bruk av en 5 kg-vekt (Starfrit Electronic Kitchen Scale 93756). Alle flasker ble kalibrert før data ble samlet inn ved hjelp av appen. I fase 1 ble slurkstørrelser fra 10 mL til 100 mL på 10 mL til 100 mL målt tilfeldig bestill, 5 målinger hver, for totalt 50 målinger per hetteglass. Disse hendelsene er ikke faktiske drikkehendelser hos mennesker, men helles ut slik at mengden av hver slurk kan kontrolleres bedre. På dette stadiet, rekalibrer flasken hvis slurkfeil er større enn 50 ml, og parer på nytt hvis appen mister bluetooth-forbindelsen til flasken. I løpet av den frie livsfasen drikker en bruker vann fritt fra en flaske i løpet av dagen, og de velger forskjellige slurker. Denne fasen inkluderer også 50 slurker over tid, men ikke alle på rad. Derfor har hver flaske et datasett på totalt 100 målinger.
For å bestemme totalt væskeinntak og sikre riktig daglig hydrering, er det viktigere å ha nøyaktige volumetriske inntaksmålinger gjennom hele dagen (24 timer) i stedet for hver slurk. For å identifisere umiddelbare intervensjonssignaler, må hver slurk imidlertid ha en lav feil, som ble gjort i studien av Conroy et al. 2 .Hvis slurken ikke blir registrert eller registrert dårlig, er det avgjørende at flasken kan balansere volumet ved neste opptak. Derfor justeres feilen (målt volum – faktisk volum) manuelt. Anta for eksempel at forsøkspersonen drakk 10 mL og flasken rapporterte 0 mL, men da drakk forsøkspersonen 20 mL og flasken rapporterte totalt 30 mL, den justerte feilen ville være 0 mL.
Tabell 1 viser ulike ytelsesverdier for hver flaske med tanke på to faser (100 slurker). Gjennomsnittlig prosent feil (MPE) per slurk, gjennomsnittlig absolutt feil (MAE) per slurk og kumulativ MPE beregnes som følger:
der \({S}_{act}^{i}\) og \({S}_{est}^{i}\) er det faktiske og estimerte inntaket av \({i}_{th}\ ) slurk, og \(n\) er det totale antallet slurker.\({C}_{act}^{k}\) og \({C}_{est}^{k}\) representerer det kumulative inntaket av de siste \(k\) slurkene. Sip MPE ser på prosent feilen for hver enkelt slurk, mens Kumulativ MPE ser på total prosent feil over tid. I følge resultatene i tabell 1 har H2OPal det laveste antallet av tapte poster, den laveste Sip MPE og den laveste kumulative MPE. Gjennomsnittsfeilen er bedre enn den gjennomsnittlige absolutte feilen (MAE) som en sammenligningsmetrik når man skal bestemme totalt inntak over tid. Fordi det illustrerer flaskens evne til å komme seg etter dårlige målinger over tid. tid mens du registrerer påfølgende målinger.Sip MAE er også inkludert i applikasjoner der nøyaktigheten til hver slurk er viktig fordi den beregner den absolutte feilen for hver slurk. Kumulativ MPE måler også hvor godt målingene er balansert over fasen og straffer ikke en enkelt slurk. En annen observasjon var at 3 av de 4 flaskene underestimerte voluminntaket per munn vist i tabell 1 med negative tall.
De R-kvadrerte Pearson-korrelasjonskoeffisientene for alle flasker er også vist i tabell 1. HidrateSpark 3 gir den høyeste korrelasjonskoeffisienten. Selv om HidrateSpark 3 har noen manglende registreringer, er de fleste av dem små munner (Bland-Altman-plotten i figur 2 bekrefter også at HidrateSpark 3 har den minste samsvarsgrensen (LoA) sammenlignet med de tre andre flaskene. LoA analyserer hvor godt de faktiske og målte verdiene stemmer overens. Videre var nesten alle målinger i LoA-område, som bekrefter at denne flasken gir konsistente resultater, som vist i figur 2c. De fleste verdiene er imidlertid under null, noe som betyr at størrelsen på slurk ofte er undervurdert. Det samme gjelder for HidrateSpark Steel i figur 2b, hvor de fleste feilverdiene er negative. Derfor gir disse to flaskene den høyeste MPE og kumulative MPE sammenlignet med H2Opal og Thermos Smart Lid, med feil fordelt over og under 0, som vist i Fig. 2a,d.
Bland-Altman plott av (a) H2OPal, (b) HidrateSpark Steel, (c) HidrateSpark 3 og (d) Thermos Smart Lid. Den stiplede linjen representerer konfidensintervallet rundt gjennomsnittet, beregnet fra standardavviket i tabell 1.
HidrateSpark Steel og H2OPal hadde tilsvarende standardavvik på henholdsvis 20,04 mL og 21,41 mL. Figurene 2a,b viser også at verdiene til HidrateSpark Steel alltid spretter rundt gjennomsnittet, men holder seg generelt innenfor LoA-regionen, mens H2Opal har flere verdier utenfor LoA-regionen. Maksimalt standardavvik for termosens smartlokk var 35,42 ml, og mer enn 10 % av målingene var utenfor LoA-området vist i figur 2d. Denne flasken ga den minste sip-middelfeilen og relativt liten kumulativ MPE, til tross for at de har flest manglende registreringer og det største standardavviket. Thermos SmartLid har mange tapte opptak fordi sensorhalmen ikke strekker seg til bunnen av beholderen, noe som forårsaker tapte opptak når væskeinnholdet er under sensorpinnen ( ~80 mL). Dette bør føre til en undervurdering av væskeinntaket; Thermos var imidlertid den eneste flasken med positiv MPE og Sip Mean Error, noe som antyder at flasken overvurderte væskeinntaket. Så grunnen til at termosens gjennomsnittlige sip-feil er så lav, er fordi målingen er overvurdert for nesten hver flaske. Når disse overestimatene er gjennomsnitt, inkludert mange tapte slurker som ikke er registrert i det hele tatt (eller "underestimert"), er gjennomsnittsresultatet balansert. Når man ekskluderer tapte registreringer fra beregningen, ble sip Mean Error +10,38 ml, noe som bekrefter en stor overestimering av en enkelt slurk .Selv om dette kan virke positivt, er flasken faktisk unøyaktig i individuelle slukrestimater og upålitelig fordi den går glipp av mange drikkebegivenheter. Videre, som vist i figur 2d, ser det ut til at Thermos SmartLid øker feilen med økende slurkstørrelse.
Alt i alt var H2OPal den mest nøyaktige til å estimere slurker over tid, og den mest pålitelige måten å måle de fleste opptakene på. Thermos Smart Lok var minst nøyaktig og gikk glipp av flere slurker enn de andre flaskene. HidrateSpark 3-flasken hadde mer konsekvent feil verdier, men undervurderte de fleste slurkene som resulterte i dårlig ytelse over tid.
Det viser seg at flasken kan ha en viss forskyvning som kan kompenseres for å bruke en kalibreringsalgoritme. Dette gjelder spesielt for HidrateSpark-flasken, som har et lite standardavvik for feil og alltid undervurderer en enkelt slurk.Minste kvadrater (LS) metoden ble brukt med trinn 1-data mens man ekskluderte eventuelle manglende poster for å oppnå offset- og forsterkningsverdier. Den resulterende ligningen ble brukt for sip-inntaket målt i det andre trinnet for å beregne den faktiske verdien og for å bestemme den kalibrerte feilen. Tabell 2 viser at kalibrering forbedret Sip-middelfeilen for to HidrateSpark-flasker, men ikke H2OPal eller Thermos Smart Lok.
I løpet av fase 1 hvor alle målinger er utført, fylles hver flaske på nytt flere ganger, slik at den beregnede MAE kan påvirkes av flaskefyllingsnivået. For å bestemme dette deles hver flaske inn i tre nivåer, høy, middels og lav, basert på det totale volumet av hver flaske.For fase 1-målingene ble det utført en enveis ANOVA-test for å fastslå om nivåene var signifikant forskjellige i absolutt feil. For HidrateSpark 3 og Steel er feilene for de tre kategoriene ikke signifikant forskjellige. Det var en signifikant grenseforskjell (p To-halede t-tester ble utført for å sammenligne trinn 1 og trinn 2 feil for hver flaske. Vi oppnådde p > 0,05 for alle flaskene, noe som betyr at de to gruppene ikke var signifikant forskjellige. Det ble imidlertid observert at de to HidrateSpark-flaskene mistet et mye høyere antall opptak i trinn 2. For H2OPal var antallet tapte opptak nesten likt (2 mot 3), mens det for Thermos SmartLid var færre tapte opptak (6 vs. 10). Siden HidrateSpark-flaskene var alt ble forbedret etter kalibrering, en t-test ble også utført etter kalibrering. For HidrateSpark 3 er det en signifikant forskjell i feil mellom trinn 1 og trinn 2 (p = 0,046). Dette er mer sannsynlig på grunn av det høyere antallet manglende poster i trinn 2 sammenlignet med trinn 1.
Denne delen gir innsikt i brukervennligheten til flasken og dens anvendelse, samt annen funksjonell informasjon. Selv om flaskenøyaktighet er viktig, er brukervennlighetsfaktoren også viktig når du velger en flaske.
HidrateSpark 3 og HidrateSpark Steel er utstyrt med LED-lys som minner brukerne om å drikke vann hvis de ikke når målene sine som planlagt, eller blinke et visst antall ganger per dag (angitt av brukeren). De kan også settes til å blinke hver gang brukeren drikker.H2OPal og Thermos Smart Lid har ingen visuell tilbakemelding for å minne brukerne på å drikke vann. Alle kjøpte flasker har imidlertid mobilvarslinger for å minne brukerne om å drikke gjennom mobilappen. Antallet varsler per dag kan være tilpasset i HidrateSpark- og H2OPal-applikasjonene.
HidrateSpark 3 og Steel bruker lineære trender for å veilede brukerne når de skal drikke vann og gir et foreslått mål for hver time som brukerne bør nå innen slutten av dagen. H2OPal og Thermos Smart Lid gir bare et daglig totalt mål. I alle flasker, hvis enheten ikke er koblet til appen via bluetooth, vil dataene lagres lokalt og synkroniseres etter sammenkobling.
Ingen av de fire flaskene fokuserer på hydrering for eldre. I tillegg er ikke formlene flaskene bruker for å bestemme daglige inntaksmål tilgjengelig, noe som gjør det vanskelig å avgjøre om de er egnet for eldre voksne. De fleste av disse flaskene er store og tunge og ikke skreddersydd for seniorer. Bruken av mobilapper er kanskje heller ikke ideell for eldre voksne, selv om det kan være nyttig for forskere å samle inn data eksternt.
Alle flasker kan ikke fastslå om væsken har blitt konsumert, kastet eller sølt. Alle flasker må også plasseres på en overflate etter hver slurk for å registrere inntaket nøyaktig. Dette betyr at drikker kan gå glipp av hvis flasken ikke settes ned, spesielt når påfylling.
En annen begrensning er at enheten med jevne mellomrom må pares på nytt med appen for å synkronisere data. Termosen måtte pares på nytt hver gang appen ble åpnet, og HidrateSpark-flasken slet ofte med å finne en Bluetooth-tilkobling. H2OPal er enklest for å re-pare med appen hvis tilkoblingen mistes.Alle flasker er kalibrert før testing begynner og må rekalibreres minst én gang i løpet av prosessen.HidrateSpark-flasken og H2OPal må tømmes og fylles helt for kalibrering.
Alle flasker har ikke muligheten til å laste ned eller lagre data på lang sikt. Dessuten kan ingen av dem nås via API.
HidrateSpark 3 og H2OPal bruker utskiftbare litium-ion-batterier, HidrateSpark Steel og Thermos SmartLid bruker oppladbare batterier. Som angitt av produsenten, skal det oppladbare batteriet vare i opptil 2 uker på full lading, men det må lades opp nesten ukentlig ved bruk Thermos SmartLid tungt. Dette er en begrensning ettersom mange mennesker ikke vil huske å lade opp flasken regelmessig.
Det er en rekke faktorer som kan påvirke valget av en smart flaske, spesielt når brukeren er en eldre person. Vekten og volumet på flasken er en viktig faktor da den må være enkel å bruke av skrøpelige eldre.Som nevnt tidligere er disse flaskene ikke skreddersydd for eldre. Prisen og mengden væske per flaske er også en annen faktor. Tabell 3 viser høyde, vekt, væskevolum og pris på hver flaske. laget utelukkende av lettere plast. Den inneholder også mest væske sammenlignet med de tre andre flaskene. Motsatt var H2OPal den høyeste, tyngste og dyreste av forskningsflaskene.
Kommersielt tilgjengelige smarte flasker er nyttige for forskere fordi det ikke er nødvendig å prototype nye enheter. Selv om det er mange smarte vannflasker tilgjengelig, er det vanligste problemet at brukerne ikke har tilgang til dataene eller råsignalene, og bare noen resultater er vises i mobilappen. Det er behov for å utvikle en mye brukt smartflaske med høy nøyaktighet og fullt tilgjengelige data, spesielt en skreddersydd for eldre. Av de fire testede flaskene hadde H2OPal ut av esken den laveste Sip MPE, kumulativ MPE, og antall tapte opptak.HidrateSpark 3 har høyest linearitet, minste standardavvik og laveste MAE.HidrateSpark Steel og HidrateSpark 3 kan ganske enkelt kalibreres manuelt for å redusere Sip-middelfeilen ved hjelp av LS-metoden.For mer nøyaktige sip-opptak, HidrateSpark 3 er den foretrukne flasken, mens for mer konsistente målinger over tid er H2OPal førstevalget. Thermos SmartLid hadde minst pålitelig ytelse, hadde flest tapte slurker og overvurderte individuelle slurker.
Studien er ikke uten begrensninger. I virkelige scenarier vil mange brukere drikke fra andre beholdere, spesielt varme væsker, butikkdrikker og alkohol. Fremtidig arbeid bør evaluere hvordan hver flaskes formfaktor påvirker feil for å veilede smart vannflaskedesign .
Rule, AD, Lieske, JC & Pais, VM Jr. 2020. Nyresteinsbehandling.JAMA 323, 1961–1962.https://doi.org/10.1001/jama.2020.0662 (2020).
Conroy, DE, West, AB, Brunke-Reese, D., Thomaz, E. & Streeper, NM Rettidig adaptiv intervensjon for å fremme væskeforbruk hos pasienter med nyrestein.Health Psychology.39, 1062 (2020).
Cohen, R., Fernie, G. og Roshan Fekr, A. Fluid intake monitoring systems in the elderly: a literature review.Nutrients 13, 2092. https://doi.org/10.3390/nu13062092 (2021).
Inc, H. HidrateSpark 3 Smart Water Bottle & Free Hydration Tracker App – Svart https://hidratespark.com/products/black-hidrate-spark-3. Åpnet 21. april 2021.
HidrateSpark STEEL isolert rustfritt stål smart vannflaske og app – Hidrate Inc. https://hidratespark.com/products/hidratespark-steel. Tilgang 21. april 2021.
Thermos® Connected Hydration Bottle with Smart Cap.https://www.thermos.com/smartlid.Få tilgang 9. november 2020.
Borofsky, MS, Dauw, CA, York, N., Terry, C. & Lingeman, JE Nøyaktighet ved måling av daglig væskeinntak med en "smart" vannflaske. Urolithiasis 46, 343–348.https://doi.org/ 10.1007/s00240-017-1006-x (2018).
Bernard, J., Song, L., Henderson, B. & Tasian, GE. Sammenheng mellom daglig vanninntak og 24-timers urinproduksjon hos ungdom med nyrestein.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. Virkelighet og persepsjon: Aktivitetsovervåking og datainnsamling i virkelige smarte hjem. I 2017 IEEE SmartWorld Konferansehandlinger, allestedsnærværende intelligens og databehandling, avansert og pålitelig databehandling, skalerbar databehandling og kommunikasjon, sky- og stordatadatabehandling, Internett for mennesker og smartbyinnovasjon (SmartWorld/SCALCOM/UIC/ATC/CBDCom/IOP/SCI), 1-6 (IEEE, 2017).
Pletcher, DA et al. En interaktiv gadget for vanndrikking designet for eldre og Alzheimers pasienter. I en rettssak om den menneskelige siden av IT for den eldre befolkningen. Sosiale medier, spill og assisterte miljøer (red. Zhou, J. & Salvendy, G.) 444–463 (Springer International Publishing, 2019).
Dette arbeidet ble støttet av et Canadian Institutes of Health Research (CIHR) Foundation Grant (FDN-148450). Dr. Fernie mottok finansieringen som Creaghan-leder for familieforebygging og medisinsk teknologi.
Kite Institute, Toronto Rehabilitation Institute – University Health Network, Toronto, Canada
Konseptualisering – RC; Metodikk – RC, AR; Skriving – Manuskriptforberedelse – RC, AR; Skriving – Gjennomgang og redigering, GF, AR; Tilsyn – AR, GF Alle forfattere har lest og er enige i den publiserte versjonen av manuskriptet.
Springer Nature forblir nøytral med hensyn til jurisdiksjonskrav fra publiserte kart og institusjonelle tilknytninger.
Open Access Denne artikkelen er lisensiert under Creative Commons Attribution 4.0 International License, som tillater bruk, deling, tilpasning, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium eller format, forutsatt at du gir riktig kreditt til den opprinnelige forfatteren og kilden, og gir en Creative Commons-lisens , og angi om endringer er gjort.Bilder eller annet tredjepartsmateriale i denne artikkelen er inkludert under Creative Commons-lisensen for artikkelen, med mindre annet er angitt i kreditten for materialet.Hvis materialet ikke er inkludert i Creative Commons lisensen til artikkelen og din tiltenkte bruk ikke er tillatt ved lov eller forskrift eller overskrider det som er tillatt, må du innhente tillatelse direkte fra opphavsrettseieren. For å se en kopi av denne lisensen, besøk http://creativecommons.org/licenses /by/4.0/.
Cohen, R., Fernie, G. og Roshan Fekr, A. Overvåking av væskeinntak i kommersielt tilgjengelige smarte vannflasker. Science Rep 12, 4402 (2022).https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335 -5
Ved å sende inn en kommentar godtar du å overholde vilkårene og retningslinjene for fellesskapet. Hvis du ser støtende innhold eller innhold som ikke er i samsvar med vilkårene eller retningslinjene våre, vennligst flagg det som upassende.
Innleggstid: 29. mars 2022
