Chinese
Tack för att du besöker Nature.com. Webbläsarversionen du använder har begränsat stöd för CSS. För bästa upplevelse rekommenderar vi att du använder en uppdaterad webbläsare (eller stänger av kompatibilitetsläget i Internet Explorer). Under tiden, för att säkerställa fortsatt support kommer vi att visa webbplatsen utan stilar och JavaScript.
Vätskeintag är viktigt för att förhindra uttorkning och minska återkommande njursten. Det har funnits en trend de senaste åren att utveckla verktyg för att övervaka vätskeintaget med hjälp av ”smarta” produkter som smarta flaskor. Det finns flera kommersiellt smarta nappflaskor tillgängliga, främst inriktade på hälsomedvetna vuxna. Såvitt vi vet har dessa flaskor inte validerats i litteraturen. Denna studie jämförde prestanda och funktionalitet hos fyra kommersiellt tillgängliga smarta nappflaskor. Flaskorna är H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 och Thermos Smart Lid.One Hundra intagshändelser per flaska registrerades och analyserades och jämfördes med grundsanning som erhållits från högupplösta skalor.H2OPal har det lägsta medelprocentfelet (MPE) och kan balansera fel över flera klunkar.HidrateSpark 3 ger de mest konsekventa och tillförlitliga resultaten med de lägsta sip-felen per gång. MPE-värdena för HidrateSpark-flaskorna förbättrades ytterligare med linjär regression eftersom de hade mer konsekventa individuella felvärden. Thermos Smart Lock var minst exakt, eftersom sensorn inte sträckte sig över hela flaska, vilket gör att många register går förlorade.
Uttorkning är ett mycket allvarligt problem eftersom det kan leda till ogynnsamma komplikationer, inklusive förvirring, fall, sjukhusvistelse och dödsfall. Vätskeintagsbalansen är viktig, särskilt hos äldre vuxna och personer med underliggande medicinska tillstånd som påverkar vätskeregleringen. Patienter riskerar att återkomma stenbildning rekommenderas att konsumera stora mängder vätska. Därför är övervakning av vätskeintag en användbar metod för att avgöra om tillräckligt vätskeintag tas1,2. Det finns många försök i litteraturen att skapa rapporter om system eller enheter som kan hjälpa till att spåra och hantera vätskeintaget. Tyvärr resulterade de flesta av dessa studier inte i en kommersiellt tillgänglig produkt. Flaskor på marknaden är främst inriktade på fritidsidrottare eller hälsomedvetna vuxna som vill lägga till vätsketillförsel. I den här artikeln syftade vi till att avgöra om vanliga , kommersiellt tillgängliga vattenflaskor är en hållbar lösning för forskare och patienter. Vi jämförde fyra kommersiella vattenflaskor när det gäller prestanda och funktionalitet. Flaskorna är HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 och Thermos Smart Lid7 som visas i figur 1. Dessa flaskor valdes för att de är en av de enda fyra populära flaskorna som är (1) tillgängliga för köp i Kanada och (2) har sip-volymdata tillgänglig via mobilappen.
Bilder på analyserade kommersiella flaskor: (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Termos Smart Lid7. Den röda streckade rutan visar sensorns placering.
Av ovanstående flaskor har endast tidigare versioner av HidrateSpark validerats i forskning8. Studien fann att HidrateSpark-flaskan var korrekt inom 3 % av mätningen av det totala intaget under en 24-timmarsperiod av vätskeintag. HidrateSpark har också använts i kliniska studier för att övervaka intag hos patienter med njursten9.Sedan dess har HidrateSpark utvecklat nya flaskor med olika sensorer.H2OPal har använts i andra studier för att spåra och främja vätskeintag, men inga specifika studier har validerat dess prestanda2,10.Pletcher et al. De geriatriska egenskaperna och informationen tillgänglig online jämfördes för flera kommersiella flaskor, men de utförde ingen validering av deras noggrannhet11.
Alla fyra kommersiella flaskor inkluderar en gratis proprietär app för att visa och lagra intagshändelser som överförs via Bluetooth. HidrateSpark 3 och Thermos Smart Lock har sensorn i mitten av flaskan, eventuellt med en kapacitiv sensor, medan HidrateSpark Steel och H2Opal har en sensor på botten, med hjälp av en last- eller trycksensor. Sensorns placering visas i den röda streckade rutan i figur 1. I det smarta termoslocket kan sensorn inte nå botten av behållaren.
Varje flaska testas i två faser: (1) en kontrollerad sugfas och (2) en frilevande fas. I båda faserna jämfördes resultaten som registrerats av flaskan (erhållna från produktens mobilapp som används på Android 11) med grund sanning erhållen med en 5 kg våg (Starfrit Electronic Kitchen Scale 93756). Alla flaskor kalibrerades innan data samlades in med appen. I fas 1 mättes klunkstorlekar från 10 ml till 100 ml av 10 ml till 100 ml slumpmässigt beställ, 5 mätningar vardera, för totalt 50 mätningar per injektionsflaska. Dessa händelser är inte faktiska dryckeshändelser hos människor, utan hälls ut så att mängden av varje klunk bättre kan kontrolleras. I detta skede ska du kalibrera om flaskan om sip-felet är större än 50 ml och koppla ihop igen om appen tappar bluetooth-anslutningen till flaskan. Under den fria livsfasen dricker en användare vatten fritt från en flaska under dagen och de väljer olika klunkar. Den här fasen innehåller också 50 klunkar över tiden, men inte alla i rad. Därför har varje flaska en datauppsättning på totalt 100 mätningar.
För att bestämma det totala vätskeintaget och säkerställa korrekt daglig vätsketillförsel är det viktigare att ha noggranna volymetriska intagsmätningar under hela dagen (24 timmar) snarare än varje klunk. Men för att identifiera snabba ingripanden måste varje klunk ha ett lågt fel, som gjordes i studien av Conroy et al. 2 .Om klunken inte registreras eller registreras dåligt är det avgörande att flaskan kan balansera volymen vid nästa inspelning. Därför justeras felet (uppmätt volym – faktisk volym) manuellt. Anta till exempel att försökspersonen drack 10 mL och flaskan rapporterade 0 mL, men sedan drack försökspersonen 20 mL och flaskan rapporterade totalt 30 mL, det justerade felet skulle vara 0 mL.
Tabell 1 listar olika prestandamått för varje flaska med hänsyn till två faser (100 klunkar). Medelprocenten fel (MPE) per klunk, genomsnittligt absolut fel (MAE) per klunk och kumulativ MPE beräknas enligt följande:
där \({S}_{act}^{i}\) och \({S}_{est}^{i}\) är det faktiska och uppskattade intaget av \({i}_{th}\ ) sip, och \(n\) är det totala antalet klunkar.\({C}_{act}^{k}\) och \({C}_{est}^{k}\) representerar det kumulativa intaget av de sista \(k\) klunkarna. Sip MPE tittar på procentfelet för varje enskild klunk, medan den kumulativa MPE tittar på det totala procentuella felet över tid. Enligt resultaten i tabell 1 har H2OPal det lägsta antalet förlorade poster, den lägsta Sip MPE och den lägsta kumulativa MPE. Medelfelet är bättre än det genomsnittliga absoluta felet (MAE) som ett jämförelsemått när man bestämmer totalt intag över tid. Eftersom det illustrerar flaskans förmåga att återhämta sig från dåliga mätningar över tiden. tid medan efterföljande mätningar registreras. Slup-MAE ingår också i applikationer där noggrannheten för varje klunk är viktig eftersom den beräknar det absoluta felet för varje klunk. Kumulativ MPE mäter också hur väl mätningarna är balanserade över fasen och straffar inte en En annan observation var att 3 av de 4 flaskorna underskattade volymintaget per mun som visas i Tabell 1 med negativa siffror.
De R-kvadrerade Pearson-korrelationskoefficienterna för alla flaskor visas också i tabell 1. HidrateSpark 3 ger den högsta korrelationskoefficienten. Även om HidrateSpark 3 saknar några uppgifter, är de flesta av dem små munnar (Bland-Altman-diagrammet i figur 2 bekräftar också att HidrateSpark 3 har den lägsta gränsen för överensstämmelse (LoA) jämfört med de andra tre flaskorna. LoA analyserar hur väl de faktiska och uppmätta värdena överensstämmer. Dessutom var nästan alla mätningar i LoA-intervall, vilket bekräftar att denna flaska ger konsekventa resultat, som visas i figur 2c. De flesta värden är dock under noll, vilket innebär att storleken på sippen ofta underskattas. Detsamma gäller för HidrateSpark Steel i figur 2b, där de flesta av felvärdena är negativa. Därför ger dessa två flaskor den högsta MPE och kumulativa MPE jämfört med H2Opal och Thermos Smart Lid, med fel fördelade över och under 0, som visas i Fig. 2a,d.
Bland-Altman plots av (a) H2OPal, (b) HidrateSpark Steel, (c) HidrateSpark 3 och (d) Thermos Smart Lid. Den streckade linjen representerar konfidensintervallet runt medelvärdet, beräknat från standardavvikelsen i Tabell 1.
HidrateSpark Steel och H2OPal hade liknande standardavvikelser på 20,04 mL respektive 21,41 mL. Figurerna 2a,b visar också att värdena för HidrateSpark Steel alltid studsar runt medelvärdet, men i allmänhet håller sig inom LoA-regionen, medan H2Opal har fler värden utanför LoA-regionen. Den maximala standardavvikelsen för Thermos Smart Lock var 35,42 ml, och mer än 10 % av mätningarna var utanför LoA-regionen som visas i figur 2d. Den här flaskan gav det minsta sip-medelfelet och relativt litet kumulativt MPE, trots att de har de mest saknade registreringarna och den största standardavvikelsen. Thermos SmartLid har många missade inspelningar eftersom sensorhalmen inte sträcker sig till botten av behållaren, vilket orsakar missade inspelningar när vätskeinnehållet är under sensorstickan ( ~80 ml). Detta bör leda till en underskattning av vätskeintaget; dock var termos den enda flaskan med positiv MPE och sip Mean Error, vilket antyder att flaskan överskattade vätskeintaget. Så anledningen till att termosens genomsnittliga sip-fel är så lågt är att mätningen är överskattad för nästan varje flaska. När dessa överskattningar är medelvärde, inklusive många missade klunkar som inte registreras alls (eller "underskattade"), är det genomsnittliga resultatet balanserat. När man exkluderar missade poster från beräkningen blev sip Mean Error +10,38 ml, vilket bekräftar en stor överskattning av en enstaka klunk .Även om detta kan verka positivt, är flaskan faktiskt felaktig i individuella klunkuppskattningar och opålitlig eftersom den missar många dryckesevenemang. Dessutom, som visas i figur 2d, verkar Thermos SmartLid öka felet med ökande klunkstorlek.
Sammantaget var H2OPal det mest exakta när det gäller att uppskatta klunkar över tid och det mest tillförlitliga sättet att mäta de flesta inspelningar. Thermos Smart Lock var minst exakt och missade fler klunkar än de andra flaskorna. HidrateSpark 3-flaskan hade mer konsekventa fel värden, men underskattade de flesta klunkar som resulterade i dålig prestanda över tid.
Det visar sig att flaskan kan ha en viss offset som kan kompenseras för att använda en kalibreringsalgoritm. Detta gäller särskilt för HidrateSpark-flaskan, som har en liten standardavvikelse för fel och alltid underskattar en enda klunk. Minsta kvadrater (LS) metoden användes med steg 1-data samtidigt som alla saknade poster exkluderades för att erhålla offset- och förstärkningsvärden. Den resulterande ekvationen användes för sip-intaget som mättes i det andra steget för att beräkna det faktiska värdet och för att bestämma det kalibrerade felet. Tabell 2 visar att kalibrering förbättrade Sip-medelfelet för två HidrateSpark-flaskor, men inte H2OPal eller Thermos Smart Lock.
Under Fas 1 där alla mätningar görs, fylls varje flaska på flera gånger, så den beräknade MAE kan påverkas av flaskans fyllnadsnivå. För att fastställa detta delas varje flaska in i tre nivåer, hög, medium och låg, baserat på den totala volymen för varje flaska. För fas 1-mätningarna utfördes ett envägs ANOVA-test för att fastställa om nivåerna var signifikant olika i absoluta fel. För HidrateSpark 3 och Steel är felen för de tre kategorierna inte signifikant olika. Det fanns en signifikant skillnad på gränsen (p Tvåsidiga t-tester utfördes för att jämföra steg 1 och steg 2 fel för varje flaska. Vi uppnådde p > 0,05 för alla flaskor, vilket betyder att de två grupperna inte var signifikant olika. Det observerades dock att de två HidrateSpark-flaskorna förlorade ett mycket högre antal inspelningar i steg 2. För H2OPal var antalet missade inspelningar nästan lika (2 mot 3), medan det för Thermos SmartLid var färre missade inspelningar (6 mot 10). Sedan HidrateSpark-flaskorna var allt förbättrats efter kalibrering, ett t-test utfördes också efter kalibrering. För HidrateSpark 3 finns det en signifikant skillnad i fel mellan steg 1 och steg 2 (p = 0,046). Detta är mer troligt på grund av det högre antalet saknade poster i steg 2 jämfört med steg 1.
Det här avsnittet ger insikter i flaskans användbarhet och dess tillämpning, samt annan funktionell information. Även om flaskans noggrannhet är viktig, är användbarhetsfaktorn också viktig när du väljer flaska.
HidrateSpark 3 och HidrateSpark Steel är utrustade med LED-lampor som påminner användarna om att dricka vatten om de inte når sina mål som planerat, eller blinkar ett visst antal gånger per dag (inställt av användaren). De kan också ställas in att blinka. varje gång användaren dricker.H2OPal och Thermos Smart Lock har ingen visuell feedback för att påminna användarna om att dricka vatten. Alla köpta flaskor har dock mobilaviseringar för att påminna användarna om att dricka via mobilappen.Antalet aviseringar per dag kan vara anpassade i applikationerna HidrateSpark och H2OPal.
HidrateSpark 3 och Steel använder linjära trender för att vägleda användarna när de ska dricka vatten och ger ett föreslaget mål per timme som användarna ska nå i slutet av dagen. H2OPal och Thermos Smart Lock ger endast ett dagligt totalt mål. I alla flaskor, om enheten inte är ansluten till appen via bluetooth kommer data att lagras lokalt och synkroniseras efter parning.
Ingen av de fyra flaskorna fokuserar på hydrering för seniorer. Dessutom är formlerna som flaskorna använder för att bestämma dagliga intagsmål inte tillgängliga, vilket gör det svårt att avgöra om de är lämpliga för äldre vuxna. De flesta av dessa flaskor är stora och tunga och inte skräddarsydd för seniorer. Användningen av mobilappar kanske inte heller är idealisk för äldre vuxna, även om det kan vara användbart för forskare att samla in data på distans.
Alla flaskor kan inte avgöra om vätskan har konsumerats, kastats eller spillts. Alla flaskor måste också placeras på en yta efter varje klunk för att korrekt registrera intaget. Detta innebär att drycker kan missas om flaskan inte ställs ner, särskilt när påfyllning.
En annan begränsning är att enheten regelbundet behöver paras ihop med appen för att synkronisera data. Termosen behövde paras ihop igen varje gång appen öppnades, och HidrateSpark-flaskan kämpade ofta för att hitta en Bluetooth-anslutning. H2OPal är enklast för att återkoppla med appen om anslutningen bryts.Alla flaskor kalibreras innan testet börjar och måste kalibreras om minst en gång under processen.HidrateSpark-flaskan och H2OPal måste tömmas och fyllas helt för kalibrering.
Alla flaskor har inte möjlighet att ladda ner eller spara data på lång sikt. Dessutom kan ingen av dem nås via API:et.
HidrateSpark 3 och H2OPal använder utbytbara litiumjonbatterier, HidrateSpark Steel och Thermos SmartLid använder uppladdningsbara batterier. Som tillverkaren anger ska det uppladdningsbara batteriet hålla i upp till 2 veckor på full laddning, men det måste laddas nästan varje vecka vid användning Thermos SmartLid kraftigt. Detta är en begränsning eftersom många inte kommer ihåg att ladda flaskan regelbundet.
Det finns en mängd olika faktorer som kan påverka valet av en smart flaska, särskilt när användaren är en äldre person. Flaskans vikt och volym är en viktig faktor eftersom den måste vara enkel att använda av sköra seniorer. Som nämnts tidigare är dessa flaskor inte skräddarsydda för seniorer. Priset och mängden vätska per flaska är också en annan faktor. Tabell 3 visar höjd, vikt, vätskevolym och pris för varje flaska. Termos Smart Lock är billigast och lättast som det är gjord helt av lättare plast. Den rymmer också mest vätskor jämfört med de andra tre flaskorna. Omvänt var H2OPal den högsta, tyngsta och dyraste av forskningsflaskorna.
Kommersiellt tillgängliga smarta flaskor är användbara för forskare eftersom det inte finns något behov av att prototypera nya enheter. Även om det finns många smarta vattenflaskor tillgängliga är det vanligaste problemet att användare inte har tillgång till data eller råsignaler, och endast vissa resultat är visas i mobilappen. Det finns ett behov av att utveckla en flitigt använd smart flaska med hög noggrannhet och fullt tillgänglig data, särskilt en skräddarsydd för äldre. Av de fyra testade flaskorna hade H2OPal out of the box den lägsta Sip MPE, kumulativ MPE, och antal missade inspelningar.HidrateSpark 3 har den högsta linjäriteten, minsta standardavvikelsen och lägsta MAE.HidrateSpark Steel och HidrateSpark 3 kan helt enkelt kalibreras manuellt för att minska sip-medelfelet med hjälp av LS-metoden. För mer exakta sip-inspelningar, HidrateSpark 3 är den valda flaskan, medan H2OPal är förstahandsvalet för mer konsekventa mätningar över tid. Thermos SmartLid hade den minst pålitliga prestandan, hade flest missade klunkar och överskattade individuella klunkar.
Studien är inte utan begränsningar. I verkliga scenarier kommer många användare att dricka från andra behållare, särskilt varma vätskor, köpta drycker och alkohol. Framtida arbete bör utvärdera hur varje flaskas formfaktor påverkar fel för att vägleda smart design av vattenflaskor .
Rule, AD, Lieske, JC & Pais, VM Jr. 2020. Kidney Stone Management.JAMA 323, 1961–1962.https://doi.org/10.1001/jama.2020.0662 (2020).
Conroy, DE, West, AB, Brunke-Reese, D., Thomaz, E. & Streeper, NM Tidig adaptiv intervention för att främja vätskekonsumtion hos patienter med njursten.Health Psychology.39, 1062 (2020).
Cohen, R., Fernie, G. och 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. Åtkomst 21 april 2021.
HidrateSpark STEEL Isolerad rostfritt stål smart vattenflaska och app – Hidrate Inc. https://hidratespark.com/products/hidratespark-steel. Tillgänglig 21 april 2021.
Thermos® Connected Hydration Bottle with Smart Cap.https://www.thermos.com/smartlid.Nådd den 9 november 2020.
Borofsky, MS, Dauw, CA, York, N., Terry, C. & Lingeman, JE Noggrannhet i att mäta dagligt vätskeintag med en "smart" vattenflaska. Urolithiasis 46, 343–348.https://doi.org/ 10.1007/s00240-017-1006-x (2018).
Bernard, J., Song, L., Henderson, B. & Tasian, GE. Samband mellan dagligt vattenintag och 24-timmars urinproduktion hos ungdomar med njursten.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. Verklighet och perception: Aktivitetsövervakning och datainsamling i verkliga smarta hem.I 2017 IEEE SmartWorld Konferensförfaranden, Ubiquitous Intelligence and Computing, Advanced and Trusted Computing, Scalable Computing and Communications, Cloud and Big Data Computing, Internet of People och Smart City Innovation (SmartWorld/SCALCOM/UIC/ATC/CBDCom/IOP/SCI ), 1-6 (IEEE, 2017).
Pletcher, DA et al. En interaktiv pryl för att dricka vatten designad för äldre och Alzheimers patienter. I en rättegång om den mänskliga sidan av IT för den äldre befolkningen. Sociala medier, spel och assisterade miljöer (red. Zhou, J. & Salvendy, G.) 444–463 (Springer International Publishing, 2019).
Detta arbete stöddes av ett Canadian Institutes of Health Research (CIHR) Foundation Grant (FDN-148450). Dr. Fernie fick finansieringen som Creaghan ordförande för familjeprevention och medicinsk teknik.
Kite Institute, Toronto Rehabilitation Institute – University Health Network, Toronto, Kanada
Konceptualisering – RC; Metodik – RC, AR; Skriva – Manuskriptförberedelser – RC, AR; Skriva – Granskning och redigering, GF, AR; Handledning – AR, GF Alla författare har läst och samtycker till den publicerade versionen av manuskriptet.
Springer Nature förblir neutral med avseende på jurisdiktionsanspråk på publicerade kartor och institutionella anknytningar.
Open Access Den här artikeln är licensierad under Creative Commons Attribution 4.0 International License, som tillåter användning, delning, anpassning, distribution och reproduktion i vilket medium eller format som helst, förutsatt att du ger korrekt kredit till den ursprungliga författaren och källan och tillhandahåller en Creative Commons-licens , och ange om ändringar har gjorts. Bilder eller annat material från tredje part i den här artikeln är inkluderat under Creative Commons-licensen för artikeln, såvida inte annat anges i krediterna för materialet. Om materialet inte ingår i Creative Commons licensen för artikeln och din avsedda användning inte är tillåten enligt lag eller förordning eller överskrider vad som är tillåtet, måste du få tillstånd direkt från upphovsrättsinnehavaren. För att se en kopia av denna licens, besök http://creativecommons.org/licenses /by/4.0/.
Cohen, R., Fernie, G. och Roshan Fekr, A. Övervakning av vätskeintag i kommersiellt tillgängliga smarta vattenflaskor. Science Rep 12, 4402 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335 -5
Genom att skicka en kommentar samtycker du till att följa våra villkor och riktlinjer för communityn. Om du ser kränkande innehåll eller innehåll som inte följer våra villkor eller riktlinjer, flagga det som olämpligt.
Posttid: Mar-29-2022
