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A ingestão de líquidos é importante para prevenir a desidratação e reduzir cálculos renais recorrentes. Tem havido uma tendência nos últimos anos para desenvolver ferramentas para monitorar a ingestão de líquidos usando produtos “inteligentes”, como mamadeiras inteligentes. adultos preocupados com a saúde. Até onde sabemos, essas mamadeiras não foram validadas na literatura. Este estudo comparou o desempenho e a funcionalidade de quatro mamadeiras inteligentes disponíveis comercialmente. As mamadeiras são H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 e Thermos Smart Lid.One cem eventos de ingestão por garrafa foram registrados e analisados e comparados com dados obtidos em escalas de alta resolução. O H2OPal tem o menor erro percentual médio (MPE) e é capaz de equilibrar erros em vários goles. O HidrateSpark 3 fornece os resultados mais consistentes e confiáveis com os menores erros de gole por tempo. Os valores MPE das garrafas HidrateSpark foram melhorados ainda mais usando regressão linear, pois tinham valores de erro individuais mais consistentes. garrafa, causando a perda de muitos registros.
A desidratação é um problema muito sério porque pode levar a complicações adversas, incluindo confusão, quedas, hospitalização e morte. O equilíbrio da ingestão de líquidos é importante, especialmente em adultos mais velhos e pessoas com condições médicas subjacentes que afetam a regulação de líquidos. formação de cálculos são aconselhados a consumir grandes quantidades de líquidos. Portanto, monitorar a ingestão de líquidos é um método útil para determinar se a ingestão adequada de líquidos está sendo tomada1,2. Existem muitas tentativas na literatura para criar relatórios de sistemas ou dispositivos que possam ajudar a rastrear e controlar a ingestão de líquidos.Infelizmente, a maioria desses estudos não resultou em um produto comercialmente disponível.Os frascos no mercado destinam-se principalmente a atletas recreativos ou adultos preocupados com a saúde que desejam adicionar hidratação.Neste artigo, nosso objetivo é determinar se é comum , as garrafas de água disponíveis comercialmente são uma solução viável para pesquisadores e pacientes. Comparamos quatro garrafas de água comerciais em termos de desempenho e funcionalidade. As garrafas são HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 e Thermos Smart Lid7, conforme mostrado na Figura 1.Essas garrafas foram escolhidas porque são uma das quatro garrafas populares que (1) estão disponíveis para compra no Canadá e (2) têm dados de volume de gole acessíveis por meio do aplicativo móvel.
Imagens de garrafas comerciais analisadas: (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Thermos Smart Lid7.A caixa tracejada vermelha mostra a localização do sensor.
Dos frascos acima, apenas as versões anteriores do HidrateSpark foram validadas em pesquisas8. O estudo descobriu que o frasco do HidrateSpark teve uma precisão de 3% na medição da ingestão total durante um período de 24 horas de ingestão de líquidos. para monitorar a ingestão em pacientes com cálculos renais9. Desde então, o HidrateSpark desenvolveu novos frascos com diferentes sensores. O H2OPal tem sido utilizado em outros estudos para rastrear e promover a ingestão de líquidos, mas nenhum estudo específico validou seu desempenho2,10.Pletcher et al. As características geriátricas e as informações disponíveis on-line foram comparadas para vários frascos comerciais, mas não realizaram qualquer validação de sua precisão11.
Todas as quatro garrafas comerciais incluem um aplicativo proprietário gratuito para exibir e armazenar eventos de ingestão transmitidos via Bluetooth. O HidrateSpark 3 e o Thermos Smart Lid possuem o sensor no meio da garrafa, possivelmente usando um sensor capacitivo, enquanto o HidrateSpark Steel e o H2Opal possuem um sensor na parte inferior, usando um sensor de carga ou pressão. A localização do sensor é mostrada na caixa tracejada vermelha na Figura 1. Na Thermos Smart Lid, o sensor não consegue alcançar o fundo do recipiente.
Cada garrafa é testada em duas fases: (1) uma fase de sucção controlada e (2) uma fase de vida livre. Em ambas as fases, os resultados registrados pela garrafa (obtidos no aplicativo móvel do produto usado no Android 11) foram comparados com verdade obtida usando uma balança de 5 kg (Starfrit Electronic Kitchen Scale 93756).Todas as garrafas foram calibradas antes da coleta de dados usando o aplicativo.Na Fase 1, tamanhos de gole de 10 mL a 100 mL de 10 mL a 100 mL foram medidos aleatoriamente ordem, 5 medições cada, para um total de 50 medições por frasco. Esses eventos não são eventos reais de consumo em humanos, mas são derramados para que a quantidade de cada gole possa ser melhor controlada. o erro de gole for maior que 50 mL e emparelhe novamente se o aplicativo perder a conexão bluetooth com a garrafa. Durante a fase de vida livre, o usuário bebe água livremente de uma garrafa durante o dia e escolhe goles diferentes. também inclui 50 goles ao longo do tempo, mas não todos seguidos. Portanto, cada garrafa possui um conjunto de dados de um total de 100 medições.
Para determinar a ingestão total de líquidos e garantir a hidratação diária adequada, é mais importante ter medições precisas da ingestão volumétrica ao longo do dia (24 horas) do que a cada gole. No entanto, para identificar sinais de intervenção imediata, cada gole precisa ter um erro baixo, como foi feito no estudo de Conroy et al. 2. Se o gole não for registrado ou for mal registrado, é fundamental que a garrafa consiga equilibrar o volume no próximo registro. Portanto, o erro (volume medido – volume real) é ajustado manualmente. Por exemplo, suponha que o sujeito bebeu 10 mL e a garrafa relatou 0 mL, mas então o sujeito bebeu 20 mL e a garrafa relatou um total de 30 mL, o erro ajustado seria de 0 mL.
A Tabela 1 lista várias métricas de desempenho para cada garrafa considerando duas fases (100 goles). O erro percentual médio (MPE) por gole, o erro absoluto médio (MAE) por gole e o MPE cumulativo são calculados da seguinte forma:
onde \({S}_{act}^{i}\) e \({S}_{est}^{i}\) são as ingestões reais e estimadas de \({i}_{th}\ ) gole, e \(n\) é o número total de goles.\({C}_{act}^{k}\) e \({C}_{est}^{k}\) representam a ingestão cumulativa dos últimos \(k\) goles. O Sip MPE analisa o erro percentual para cada gole individual, enquanto o MPE Cumulativo analisa o erro percentual total ao longo do tempo. De acordo com os resultados da Tabela 1, H2OPal tem o menor número de registros perdidos, o MPE de gole mais baixo e o MPE cumulativo mais baixo. O erro médio é melhor do que o erro absoluto médio (MAE) como métrica de comparação ao determinar a ingestão total ao longo do tempo. tempo durante o registro das medições subsequentes. O sip MAE também está incluído em aplicações onde a precisão de cada gole é importante porque calcula o erro absoluto de cada gole. gole único.Outra observação foi que 3 dos 4 frascos subestimaram o volume ingerido por boca apresentado na Tabela 1 com números negativos.
Os coeficientes de correlação de Pearson R-quadrado para todas as garrafas também são mostrados na Tabela 1.HidrateSpark 3 fornece o coeficiente de correlação mais alto.Embora HidrateSpark 3 tenha alguns registros ausentes, a maioria deles são bocas pequenas (O gráfico de Bland-Altman na Figura 2 também confirma que o HidrateSpark 3 tem o menor limite de concordância (LoA) em comparação com os outros três frascos.LoA analisa quão bem os valores reais e medidos concordam.Além disso, quase todas as medições estavam no Faixa LoA, o que confirma que esta garrafa fornece resultados consistentes, conforme mostrado na Figura 2c. No entanto, a maioria dos valores está abaixo de zero, o que significa que o tamanho do gole é frequentemente subestimado. O mesmo se aplica ao HidrateSpark Steel na Figura 2b, onde a maioria dos valores de erro são negativos. Portanto, esses dois frascos fornecem o maior MPE e MPE cumulativo em comparação com H2Opal e Thermos Smart Lid, com erros distribuídos acima e abaixo de 0, conforme mostrado na Fig.
Gráficos de Bland-Altman de (a) H2OPal, (b) HidrateSpark Steel, (c) HidrateSpark 3 e (d) Thermos Smart Lid. A linha tracejada representa o intervalo de confiança em torno da média, calculado a partir do desvio padrão na Tabela 1.
HidrateSpark Steel e H2OPal tiveram desvios padrão semelhantes de 20,04 mL e 21,41 mL, respectivamente. As Figuras 2a,b também mostram que os valores de HidrateSpark Steel sempre oscilam em torno da média, mas geralmente permanecem dentro da região LoA, enquanto H2Opal tem mais valores fora da região LoA. O desvio padrão máximo da Thermos Smart Lid foi de 35,42 mL, e mais de 10% das medições estavam fora da região LoA mostrada na Figura 2d. MPE, apesar de ter o maior número de registros faltantes e o maior desvio padrão. O Thermos SmartLid tem muitos registros perdidos porque o canudo do sensor não se estende até o fundo do recipiente, causando registros perdidos quando o conteúdo líquido está abaixo do bastão do sensor ( ~80 mL).Isso deve levar a uma subestimação da ingestão de líquidos; no entanto, a garrafa térmica foi a única garrafa com MPE positivo e erro médio de gole, o que implica que a garrafa superestimou a ingestão de líquidos. Portanto, a razão pela qual o erro médio de gole da garrafa térmica é tão baixo é porque a medição é superestimada para quase todas as garrafas. calculada a média, incluindo muitos goles perdidos que não foram registrados (ou “subestimados”), o resultado médio é equilibrado. Ao excluir os registros perdidos do cálculo, o erro médio do gole tornou-se +10,38 mL, confirmando uma grande superestimação de um único gole Embora isso possa parecer positivo, a garrafa é, na verdade, imprecisa nas estimativas de goles individuais e não confiável porque perde muitos eventos de consumo. Além disso, como mostrado na Figura 2d, o Thermos SmartLid parece aumentar o erro com o aumento do tamanho do gole.
Em suma, o H2OPal foi o mais preciso na estimativa de goles ao longo do tempo e a maneira mais confiável de medir a maioria das gravações. A Thermos Smart Lid foi a menos precisa e perdeu mais goles do que as outras garrafas. valores, mas subestimou a maioria dos goles que resultaram em baixo desempenho ao longo do tempo.
Acontece que a garrafa pode ter algum deslocamento que pode ser compensado usando um algoritmo de calibração. Isso é especialmente verdadeiro para a garrafa HidrateSpark, que tem um pequeno desvio padrão de erro e sempre subestima um único gole. O método foi usado com dados do estágio 1, excluindo quaisquer registros faltantes para obter valores de compensação e ganho. A equação resultante foi usada para a ingestão de goles medida no segundo estágio para calcular o valor real e determinar o erro calibrado. melhorou o erro médio Sip para duas garrafas HidrateSpark, mas não H2OPal ou Thermos Smart Lid.
Durante a Fase 1, onde todas as medições são feitas, cada garrafa é recarregada várias vezes, portanto o MAE calculado pode ser afetado pelo nível de enchimento da garrafa. Para determinar isso, cada garrafa é dividida em três níveis, alto, médio e baixo, com base em o volume total de cada garrafa.Para as medições da Fase 1, foi realizado um teste ANOVA unidirecional para determinar se os níveis eram significativamente diferentes no erro absoluto.Para HidrateSpark 3 e Steel, os erros para as três categorias não são significativamente diferentes. Houve diferença significativa limítrofe (p Testes t bicaudais foram realizados para comparar os erros do estágio 1 e do estágio 2 para cada frasco. Atingimos p > 0,05 para todos os frascos, o que significa que os dois grupos não foram significativamente diferentes. perdeu um número muito maior de gravações no estágio 2. Para H2OPal, o número de gravações perdidas foi quase igual (2 vs. 3), enquanto para Thermos SmartLid houve menos gravações perdidas (6 vs. 10). todos melhoraram após a calibração, um teste t também foi realizado após a calibração. Para o HidrateSpark 3, há uma diferença significativa nos erros entre o Estágio 1 e o Estágio 2 (p = 0,046).Isso é mais provável devido ao maior número de registros ausentes na fase 2 em comparação com a fase 1.
Esta seção fornece informações sobre a usabilidade da garrafa e sua aplicação, bem como outras informações funcionais. Embora a precisão da garrafa seja importante, o fator usabilidade também é importante ao escolher uma garrafa.
O HidrateSpark 3 e o HidrateSpark Steel estão equipados com luzes LED que lembram os usuários de beber água caso não cumpram seus objetivos conforme planejado, ou piscam um determinado número de vezes por dia (definido pelo usuário). toda vez que o usuário bebe.H2OPal e Thermos Smart Lid não possuem nenhum feedback visual para lembrar os usuários de beber água.No entanto, todas as garrafas compradas possuem notificações móveis para lembrar os usuários de beber por meio do aplicativo móvel.O número de notificações por dia pode ser customizado nas aplicações HidrateSpark e H2OPal.
HidrateSpark 3 e Steel usam tendências lineares para orientar os usuários quando beber água e fornecer uma meta sugerida por hora que os usuários devem atingir até o final do dia. H2OPal e Thermos Smart Lid fornecem apenas uma meta total diária. não estiver conectado ao aplicativo via bluetooth, os dados serão armazenados localmente e sincronizados após o emparelhamento.
Nenhum dos quatro frascos se concentra na hidratação para idosos. Além disso, as fórmulas que os frascos usam para determinar as metas de ingestão diária não estão disponíveis, tornando difícil determinar se são adequadas para idosos. adaptados para idosos. A utilização de aplicações móveis também pode não ser ideal para adultos mais velhos, embora possa ser útil para os investigadores recolherem dados remotamente.
Todas as garrafas não conseguem determinar se o líquido foi consumido, descartado ou derramado. Todas as garrafas também precisam ser colocadas em uma superfície após cada gole para registrar com precisão a ingestão. reabastecendo.
Outra limitação é que o dispositivo precisa ser emparelhado periodicamente com o aplicativo para sincronizar os dados. A garrafa térmica precisava ser emparelhada novamente toda vez que o aplicativo era aberto, e a garrafa HidrateSpark muitas vezes tinha dificuldade para encontrar uma conexão Bluetooth. para emparelhar novamente com o aplicativo se a conexão for perdida.Todos os frascos são calibrados antes do início do teste e devem ser recalibrados pelo menos uma vez durante o processo.O frasco HidrateSpark e o H2OPal devem ser esvaziados e completamente preenchidos para calibração.
Todas as garrafas não têm a opção de baixar ou salvar dados de longo prazo. Além disso, nenhuma delas pode ser acessada por meio da API.
HidrateSpark 3 e H2OPal usam baterias de íon de lítio substituíveis, HidrateSpark Steel e Thermos SmartLid usam baterias recarregáveis. Conforme afirmado pelo fabricante, a bateria recarregável deve durar até 2 semanas com carga completa, porém, deve ser recarregada quase semanalmente ao usar a Thermos SmartLid fortemente. Esta é uma limitação, pois muitas pessoas não se lembrarão de recarregar a garrafa regularmente.
Existem vários fatores que podem influenciar a escolha de uma mamadeira inteligente, principalmente quando o usuário é um idoso. O peso e o volume da mamadeira são fatores importantes, pois precisam ser fáceis de usar por idosos frágeis. anteriormente, essas garrafas não são feitas sob medida para idosos. O preço e a quantidade de líquido por garrafa também são outro fator. A Tabela 3 mostra a altura, peso, volume de líquido e preço de cada garrafa. feito inteiramente de plástico mais leve. Ele também contém a maior parte dos líquidos em comparação com os outros três frascos. Por outro lado, o H2OPal era o mais alto, mais pesado e mais caro dos frascos de pesquisa.
Garrafas inteligentes disponíveis comercialmente são úteis para pesquisadores porque não há necessidade de criar protótipos de novos dispositivos. Embora existam muitas garrafas de água inteligentes disponíveis, o problema mais comum é que os usuários não têm acesso aos dados ou sinais brutos, e apenas alguns resultados são exibido no aplicativo móvel.Há uma necessidade de desenvolver uma garrafa inteligente amplamente utilizada com alta precisão e dados totalmente acessíveis, especialmente uma adaptada para idosos.Dos quatro frascos testados, o H2OPal pronto para uso teve o Sip MPE mais baixo, MPE cumulativo e número de gravações perdidas.HidrateSpark 3 tem a maior linearidade, menor desvio padrão e menor MAE.HidrateSpark Steel e HidrateSpark 3 podem simplesmente ser calibrados manualmente para reduzir o erro médio de Sip usando o método LS.Para gravações de gole mais precisas, o HidrateSpark 3 é a garrafa preferida, enquanto para medições mais consistentes ao longo do tempo, o H2OPal é a primeira escolha. O Thermos SmartLid teve o desempenho menos confiável, teve mais goles perdidos e superestimou goles individuais.
O estudo tem limitações.Em cenários do mundo real, muitos usuários beberão de outros recipientes, especialmente líquidos quentes, bebidas compradas em lojas e álcool.Trabalhos futuros devem avaliar como o formato de cada garrafa afeta os erros para orientar o design inteligente de garrafas de água .
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Este trabalho foi apoiado por uma bolsa da Fundação dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde (CIHR) (FDN-148450).Dr. Fernie recebeu o financiamento como Presidente Creaghan de Prevenção Familiar e Tecnologia Médica.
Kite Institute, Instituto de Reabilitação de Toronto – University Health Network, Toronto, Canadá
Conceituação – RC; Metodologia – RC, AR; Redação – Preparação de Manuscrito – RC, AR; Redação – Revisão e Edição, GF, AR; Orientação – AR, GF Todos os autores leram e concordam com a versão publicada do manuscrito.
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Cohen, R., Fernie, G., e Roshan Fekr, A. Monitoramento da ingestão de líquidos em garrafas de água inteligentes disponíveis comercialmente.Science Rep 12, 4402 (2022).https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335 -5
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Horário da postagem: 29 de março de 2022
