211service.com
De strijd om nauwkeurige metingen aan uw pols
Draagbare apparaten worden steeds geavanceerder, maar kan de technologie van vandaag onze gezondheid echt meten? 22 juni 2015
Tot voor kort wist ik niets over hoe mijn ongeveer 25 minuten durende fietstocht door San Francisco - of een ander deel van mijn dag eigenlijk - mijn lichaam beïnvloedt, behalve dat ik onvermijdelijk bezweet en een beetje out op mijn werk arriveer van adem als ik in een grote haast ben. Hoe hoog is mijn hartslag? Hebben mijn slaapgewoonten er invloed op? Hoeveel calorieën verbrand ik?
Deze vragen zijn in mijn gedachten geweest toen een aantal activity trackers en slimme horloges de afgelopen jaren in de winkelrekken verschenen, met de belofte om informatie zoals stappen, slaap, hartslag, blootstelling aan de zon en calorieën bij te houden. Met een van deze met sensoren gevulde gadgets om mijn pols zou ik zeker nauwkeurige informatie over mijn lichaam kunnen krijgen.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 2015
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Dat is het idee, tenminste. Deze apparaten kunnen u meer controle over uw gezondheid geven door het gemakkelijker te maken om gegevens te verzamelen die voorheen niet werden gecontroleerd of, zoals in het geval van de hartslag, meestal alleen bij een dokter worden verzameld (en zelfs dan niet vaak). En deze apparaten volgen niet alleen gegevens; bedrijven als Apple, Jawbone en Microsoft geven advies op basis van wat de sensoren in hun wearables om de pols detecteren. De Microsoft Health-app zou binnenkort de mogelijkheid moeten hebben om kalender- of contactgegevens te vergelijken met de Microsoft Band-beoordeling van bijvoorbeeld je hartslag of huidgeleidingsniveau - een maatstaf voor het vermogen van je huid om elektriciteit te geleiden, die de neiging heeft om te stijgen met stress.
De Apple Watch en Microsoft Band gebruiken optische sensoren om de hartslag te meten. De Jawbone Up3, die in plaats daarvan uw hartslag in rust volgt, gebruikt bio-impedantiesensoren en verschillende elektroden om de weerstand van uw huid tegen een kleine hoeveelheid elektrische stroom te meten. Deze sensoren en andere in de banden zijn geschikt voor het meten van routinematige activiteitsniveaus, maar is de technologie echt nauwkeurig genoeg om draagbare apparaten om te zetten in digitale medische hulpmiddelen?
We bevinden ons op een keerpunt, of overgang, van lifestyle-gezondheidsdingen naar medische statistieken, zegt cardioloog Eric Topol, een professor in genomica aan het Scripps Research Institute en een fan van digitale gezondheidstechnologie. Voor Topol is het doel duidelijk: apparaten die vitale lichaamsfuncties nauwkeurig meten en zelfs ernstige gezondheidsproblemen zoals diabetes en hartaandoeningen monitoren. Het zijn de medische statistieken waar nauwkeurigheid fundamenteel wordt, zegt hij.
De test
Hoe ver zijn we verwijderd van dergelijke wearables? Ik heb de nauwkeurigheid getest van een paar polsmetingen, waaronder hartslag. Een aantal dagen droeg ik een Apple Watch en een Microsoft Band tijdens het fietsen van en naar het werk. ik droeg ook een Polaire H7 Bluetooth-borstband, een van de meest nauwkeurige consumentenapparaten voor het meten van de hartslag. De resultaten varieerden, en soms ook heel erg. De gemiddelde hartslagmetingen van de band lagen consequent dichter bij de resultaten van de Polar-borstriem - soms binnen een slag of twee per minuut, maar ze konden wel 13 slagen afwijken. De Apple Watch gaf ondertussen maar liefst 77 slagen per minuut, anders dan het Polar-apparaat.
Metingen van verbrande calorieën (iets van alle drie de banden, inclusief de Up3-track) waren ook enigszins inconsistent; op een ochtend woon-werkverkeer, bijvoorbeeld, varieerden ze van 143 tot 187. Al met al was de ervaring verre van de visie van deze apparaten, aangezien digitale wijzen diepe, nauwkeurige inzichten putten uit de gegevens die ze verzamelen, artsen hielpen bij het diagnosticeren van aandoeningen en uiteindelijk , misschien zelfs het voorspellen van gezondheidsproblemen of het detecteren ervan voordat ze ernstig worden. Dit zijn om verschillende redenen moeilijk te bereiken doelen. Hoewel de pols een geweldige plek lijkt om te beginnen met het voelen van het lichaam, en we gewend zijn om het te versieren met horloges en sieraden, is het lastig om een comfortabel, mooi apparaat te maken dat bestand is tegen alle soorten van dagelijks misbruik .
En aangezien ieders lichaam anders is, is de pols niet altijd een goede plek om nauwkeurige metingen te doen. Je kunt miljoenen slimme horloges maken die identiek zijn, maar je hebt miljoenen mensen die niet identiek zijn. Het is echt moeilijk om iets te vinden dat robuust is voor al deze mensen, zegt Chris Harrison, een assistent-professor mens-computerinteractie die leiding geeft aan de Future Interfaces Group aan de Carnegie Mellon University.
Harrison en andere experts zeggen dat armen die te harig, bezweet, dik of dun zijn, het moeilijk kunnen maken om een goede meting te krijgen van de huidige optische hartslagsensoren, die de bloedstroom in de pols meten. Tatoeages kunnen ook een probleem vormen, zoals Apple wijst erop op een ondersteuningspagina voor de Apple Watch, waarbij wordt opgemerkt dat de inkt kan voorkomen dat licht de sensor bereikt. Plotseling vertaalt zich dat in duizenden gebruikers die er allemaal zijn, die allemaal ongelukkig zullen zijn en zeggen dat het niet werkt omdat het niet voor hen werkt, zegt Christian Holz , een onderzoeker op het gebied van mens-computerinteractie bij Yahoo Labs, die zich richt op de miniaturisering van mobiele apparaten.
Verder dan het volgen van trainingen
Er is hoop op draagbare apparaten die daadwerkelijk de soorten metingen uitvoeren die nuttig zouden zijn voor gezondheidsmonitoring. Maar het realiseren van die hoop zal waarschijnlijk betekenen dat we moeten overstappen op radicaal nieuwe technologieën. En het zal zeker betekenen dat er apparaten moeten worden ontwikkeld die een grotere verscheidenheid aan metingen kunnen uitvoeren.
Bij Quanttus, een startup in Cambridge, Massachusetts, bouwen onderzoekers een om de pols gedragen apparaat om hartslag, ademhaling en bloeddruk te volgen door middel van een ballistocardiogram, dat een sensor gebruikt om de piepkleine bewegingen van je lichaam te meten elke keer dat je hart pompt bloed. Op een conferentie eind april zei medeoprichter en CEO Shahid Azim dat het bedrijf geïnteresseerd is in het vrijgeven van een aantal polsbandjes tegen het einde van het jaar. Medeoprichter en Chief Scientific Officer David He zegt dat het de technologie nog steeds aan het verfijnen is.
Als we eenmaal hartslag- en bloeddrukmetingen kunnen vaststellen, kunnen we volgens hem de meeste cardiovasculaire vitale functies met wearables controleren. Dit kan een zegen zijn, niet alleen voor fitnesstoepassingen en degenen die hun eigen gezondheid in de gaten willen houden, maar ook voor artsen die niet-invasieve manieren willen om patiënten in de gaten te houden op een niveau dat momenteel alleen in een ziekenhuis mogelijk is.
Een andere in Cambridge gevestigde startup, Empatica, maakt een polsbandje dat sprongen in huidgeleiding meet om erachter te komen wanneer de drager een aanval heeft, zodat het iemand kan waarschuwen om de persoon te controleren. Empatica kan echter nog geen aanvallen voorspellen en heeft zijn product ook niet uitgebracht.
Het bouwen van deze producten kost veel tijd. Testen, simulaties, modellering, prototyping en probleemoplossing zijn allemaal uitgebreider wanneer u ervoor moet zorgen dat de apparaten bestand zijn tegen de eisen van dagelijks gebruik, zoals frequente blootstelling aan zweet en water. Dat is veel meer dan je normaal van je elektronica zou verwachten. Maar als bedrijven deze obstakels wegnemen, kan het continu kunnen voelen van zaken als bloeddruk en huidgeleiding ook de deur openen naar het kwantificeren van stress en stemming, omdat ze het mogelijk maken om in allerlei situaties gegevens over je lichaam te verzamelen.
En we zijn nog maar in de beginfase om te begrijpen hoeveel we kunnen doen met sensoren op de huid. In de komende jaren kunnen niet-invasieve sensoren nuttig worden voor andere biometrie die momenteel alleen kan worden gevolgd met invasieve processen. Het is misschien mogelijk om de bloedglucose te controleren met huidmetingen in plaats van met een naaldprik - iets dat nuttig zou zijn voor mensen met diabetes.
In feite werken onderzoekers aan dit specifieke probleem aan de Universiteit van Californië, San Diego. Ze hebben een tijdelijke tatoeage ontwikkeld, bedrukt met elektroden en bedekt met een enzymoplossing, die glucosespiegels kan meten. Joseph Wang, directeur van UCSD's Center for Wearable Sensors, heeft de afgelopen vijf jaar aan de technologie gewerkt. Hij zegt dat het nog minstens twee jaar zal duren voordat het op de markt wordt gebracht - aanvankelijk verwacht hij in de vorm van een tijdelijke tatoeage voor eenmalig gebruik, en dan met tatoeages die de glucose van de drager elke 20 of 40 minuten kunnen meten voor een dag of een week. Topol denkt dat er allerlei nauwkeurige gegevens komen; het is gewoon een kwestie van tijd. We hebben nog een lange weg te gaan, maar uiteindelijk is dat iets waar machines echt heel goed voor zijn, zegt hij. En de algoritmen kunnen worden ontwikkeld waarbij het voor elke persoon een virtuele medische assistent zou kunnen zijn. Aangezien de polsbandjes van tegenwoordig nog steeds stotteren bij het meten van de hartslag tijdens een training, lijken dergelijke toepassingen ver buiten bereik. Maar het onderzoek van Quanttus, Empatica en UCSD suggereert dat nieuwe benaderingen op basis van technologieën die veel verder gaan dan conventionele optische sensoren, eindelijk van om de pols gedragen apparaten kunnen worden omgezet in hulpmiddelen voor het bewaken van de algemene gezondheid.