DIY-tracker telt verbrande calorieën beter dan een smartwatch

dyi gezondheidstracker 07 20

Een systeem gemaakt met twee goedkope sensoren is nauwkeuriger dan smartwatches voor het bijhouden van verbrande calorieën tijdens activiteit, rapporteren onderzoekers

En de instructies om het systeem zelf te maken zijn gratis online beschikbaar.

Terwijl smartwatches en smartphones de neiging hebben om ongeveer 40 tot 80% uit te staan ​​als het gaat om het tellen van verbrande calorieën tijdens een activiteit, geeft dit systeem een ​​gemiddelde fout van 13%.

"We hebben een compact systeem gebouwd dat we hebben geëvalueerd met een diverse groep deelnemers om de Amerikaanse bevolking te vertegenwoordigen en hebben vastgesteld dat het het heel goed doet, met ongeveer een derde van de fouten van smartwatches", zegt Patrick Slade, een afgestudeerde student werktuigbouwkunde aan Stanford Universiteit die hoofdauteur is van een paper over het werk in Nature Communications.

Een cruciaal onderdeel van dit onderzoek was het begrijpen van een fundamentele tekortkoming van andere wearables die calorieën tellen: ze zijn afhankelijk van polsbewegingen of hartslag, hoewel geen van beide een indicatie is voor energieverbruik. (Bedenk hoe een kopje koffie de hartslag kan verhogen.) De onderzoekers veronderstelden dat beenbewegingen veelzeggender zouden zijn - en hun experimenten bevestigden dat idee.

dyi gezondheidstracker 2 07 20 Dit nieuwe meetsysteem heeft twee sensoren op de dij en de schacht die worden aangedreven door een batterij en worden bestuurd door een microcontroller, die kan worden vervangen door een smartphone. (Tegoed: Andrew Brodhead)

Er zijn systemen van laboratoriumkwaliteit die nauwkeurig kunnen inschatten hoeveel energie een persoon brandwonden tijdens lichamelijke activiteit door de uitwisselingssnelheid van kooldioxide en zuurstof in de adem te meten. Dergelijke opstellingen worden gebruikt om de gezondheid en atletische prestaties te beoordelen, maar ze omvatten omvangrijke, oncomfortabele apparatuur en kunnen duur zijn.

Het nieuwe draagbare systeem vereist slechts twee kleine sensoren op het been, een batterij en een draagbare microcontroller (een kleine computer), en kost ongeveer $ 100 om te maken. De lijst van componenten als code voor het maken van het systeem zijn beide beschikbaar.

"Dit is een grote vooruitgang omdat het tot nu toe twee tot zes minuten en een gasmasker kost om nauwkeurig in te schatten hoeveel energie een persoon verbrandt", zegt co-auteur Scott Delp, professor aan de School of Engineering. “Met de nieuwe tool van Patrick kunnen we inschatten hoeveel energie er wordt verbrand bij elke stap als een Olympische atleet naar de finish racet om te meten wat zijn topprestaties voedt. We kunnen ook de energie berekenen die wordt besteed door een patiënt die herstellende is van een hartoperatie om hun inspanning beter te beheersen."

Benen, geen polsen

Hoe mensen calorieën verbranden is ingewikkeld, maar de onderzoekers hadden het idee dat sensoren op de benen een eenvoudige manier zouden zijn om inzicht te krijgen in dit proces.

"Een probleem met traditionele smartwatches is dat ze alleen informatie krijgen van de beweging van je pols en hartslag", zegt co-auteur Mykel Kochenderfer, universitair hoofddocent luchtvaart en ruimtevaart. "Het feit dat het apparaat van Patrick een lager foutenpercentage heeft, is logisch omdat het beweging van je benen detecteert en het grootste deel van je energie wordt verbruikt door je benen."

Het systeem is bewust eenvoudig. Het bestaat uit twee kleine sensoren - een op de dij en een op de schacht van een been - die worden aangestuurd door een microcontroller op de heup, die gemakkelijk kan worden vervangen door een smartphone. Deze sensoren worden "traagheidsmeeteenheden" genoemd en meten de versnelling en rotatie van het been terwijl het beweegt. Ze zijn met opzet lichtgewicht, draagbaar en goedkoop, zodat ze gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd in verschillende vormen, waaronder kleding, zoals: betweter.

Om het systeem te testen tegen vergelijkbare technologieën, lieten de onderzoekers deelnemers aan het onderzoek het dragen terwijl ze ook twee smartwatches en een hartslagmeter droegen. Met al deze sensoren aangesloten, voerden de deelnemers een verscheidenheid aan activiteiten uit, waaronder verschillende snelheden van lopen, hardlopen, fietsen, traplopen en de overgang tussen lopen en rennen.

Toen alle wearables werden vergeleken met de calorieverbrandingsmetingen die werden vastgelegd door een systeem van laboratoriumkwaliteit, ontdekten de onderzoekers dat hun op benen gebaseerde systeem het meest nauwkeurig was.

Door het systeem verder te testen op meer dan een dozijn deelnemers van verschillende leeftijden en gewichten, verzamelden de onderzoekers een schat aan gegevens die Slade gebruikte om het machine learning-model dat de schattingen van het calorieverbruik berekent, verder te verfijnen.

Het model neemt de informatie over beenbewegingen van de sensoren op en berekent - met behulp van wat het heeft geleerd van eerdere gegevens - hoeveel energie de gebruiker op elk moment in de tijd verbrandt. En terwijl de huidige state-of-the-art systemen ongeveer zes minuten aan gegevens nodig hebben van een persoon die is aangesloten op een masker in een laboratoriumomgeving, kan dit alternatief met vrije uitloop functioneren met slechts enkele seconden activiteit.

"Veel van de stappen die je elke dag neemt, gebeuren in korte perioden van 20 seconden of minder", zegt Slade, die het doen van klusjes noemde als een voorbeeld van korte-burst-activiteit die vaak over het hoofd wordt gezien. "Het is een hele uitdaging om deze korte activiteiten of dynamische veranderingen tussen activiteiten vast te leggen en geen enkel ander systeem kan dat momenteel."

Open source calorieën tellen

Eenvoud en betaalbaarheid waren belangrijk voor dit team, evenals het openlijk beschikbaar maken van het ontwerp, omdat ze hopen dat deze technologie mensen kan helpen bij het begrijpen en verzorgen van hun gezondheid.

"We kopen alles open in de hoop dat mensen ermee aan de slag gaan en producten maken die het leven van het publiek kunnen verbeteren", zegt Kochenderfer.

Ze zijn ook van mening dat de eenvoud, betaalbaarheid en draagbaarheid van dit systeem een ​​beter gezondheidsbeleid en nieuwe wegen voor onderzoek naar menselijke prestaties kunnen ondersteunen. De onderzoeksgroep onder leiding van Steve Collins, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en senior auteur van dit artikel, gebruikt al een soortgelijk systeem om de energie te bestuderen die wordt verbruikt door draagbare robotsystemen die de prestaties verbeteren.

"Een van de meest opwindende dingen is dat we dynamisch veranderende activiteiten kunnen volgen, en deze precieze informatie zal ons in staat stellen beter beleid te bieden om aan te bevelen hoe mensen moeten oefenen of hun gewicht moeten beheersen", zegt Slade.

"Het opent een hele reeks nieuwe onderzoeken die we kunnen doen naar menselijke prestaties", zegt Delp, die ook hoogleraar bio-engineering en werktuigbouwkunde is. “Hoeveel energie je verbrandt als je loopt, als je rent, als je jezelf inspant op een fiets - al die dingen zijn fundamenteel. Wanneer we een nieuwe tool als deze hebben, opent dat een nieuwe deur naar het ontdekken van nieuwe dingen over menselijke prestaties.”

De National Science Foundation, de National Institutes of Health en een Stanford Graduate Fellowship financierden het werk.

Bron: Stanford University

Over de auteur

Taylor Kubota, Stanford University

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Futurity


 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

Meer artikelen van deze auteur

Dit vind je misschien ook leuk

INNERSEL VOICES

Volle maan aan de nachtelijke hemel
Horoscoop huidige week: 18 - 24 oktober 2021
by Pam Younghans
Dit wekelijkse astrologische dagboek is gebaseerd op planetaire invloeden en biedt perspectieven en ...
illustratie van een filmstrip met verschillende landschappelijke foto's op elk frame
Een nieuwe toekomst voor jezelf ontwerpen
by Carl Greer PhD, PsyD
In de fysieke wereld hebben dingen een verleden en een toekomst, een begin en een einde. Ik ben bijvoorbeeld...
leraar die voor studenten staat in een open klaslokaal
Opnieuw gepassioneerd worden over openbaar onderwijs
by Robert Jennings, InnerSelf.com
We hebben bijna allemaal het geluk iemand in ons leven te hebben die ons aanmoedigt en motiveert en probeert te laten zien...
Bloem die door een hek met kettingschakels groeit
Zoveel vragen... Zoveel antwoorden?
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
We gaan met zoveel vragen door het leven. Sommige zijn eenvoudig. Welke dag is het? Wat heb ik voor...
regenboog boven een veld
Geef jezelf tijd, wees aardig en genees op je eigen manier
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Helaas zijn velen van ons het slachtoffer geworden van instant bevrediging. We willen slagen en we…
vrouwenhoofd met een barst en met een boom die uit haar achterhoofd groeit
Openstaan ​​voor een geheel nieuwe manier van zijn
by Rabbi Wayne Dosick
Soms is een pandemie - hoe verwoestend ook - gewoon een pandemie. Maar soms - meestal - is het...
Afbeelding van een open boek dat in de lucht zweeft met een boom die uit het open boek groeit
Geloof jij in wonderen?
by Barry Vissell
Albert Einstein zei ooit: "Er zijn maar twee manieren om je leven te leiden. De ene is alsof er niets is...
een regenboog in de palm van een open hand
Zilveren voeringen en regenbogen vinden
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Sta open voor het ontdekken van de geschenken die het leven je biedt - verwacht zilveren voeringen en regenbogen, wees op ...
De kracht van zelfzorg met de kunst van Jin Shin
De kracht van zelfzorg met de kunst van Jin Shin
by Alexis Brink
Een kind zuigt op haar duim voor zelfbeheersing. Een volwassene raakt met meerdere vingers zijn voorhoofd of leunt ...
Sterker en Wiser: 2nd Juli 2019 Zonsverduistering
Sterker en Wiser: 2nd Juli 2019 Zonsverduistering
by Sarah Varcas
Oude manieren om door dit leven te navigeren, schieten de laatste tijd misschien tekort, waarbij inspiratie is vervangen door een sleets ...
Een hartslag om te onthouden
The Value of One Heartbeat: A Heartbeat to Remember
by Alan Cohen
Toen ik uitcheckte bij een supermarkt, merkte ik dat een kassamedewerker een ongebruikelijke tatoeage op haar had ...

MEEST GELEZEN

Hoe wonen aan de kust verband houdt met een slechte gezondheid
Hoe wonen aan de kust verband houdt met een slechte gezondheid
by Jackie Cassell, hoogleraar eerstelijns epidemiologie, honorair adviseur volksgezondheid, Brighton en Sussex Medical School
De precaire economieën van veel traditionele badplaatsen zijn nog verder gedaald sinds de…
De meest voorkomende problemen voor Earth Angels: Love, Fear en Trust
De meest voorkomende problemen voor Earth Angels: Love, Fear en Trust
by Sonja Grace
Terwijl je ervaart dat je een aardse engel bent, zul je ontdekken dat het pad van dienst doorzeefd is met ...
Hoe kan ik weten wat het beste voor mij is?
Hoe kan ik weten wat het beste voor mij is?
by Barbara Berger
Een van de grootste dingen die ik heb ontdekt door elke dag met klanten te werken, is hoe extreem moeilijk ...
De rollen van mannen in antiseksismecampagnes uit de jaren 1970 kunnen ons leren over toestemming
De rollen van mannen in antiseksismecampagnes uit de jaren 1970 kunnen ons leren over toestemming
by Lucy Delap, Universiteit van Cambridge
De antiseksistische mannenbeweging uit de jaren 1970 had een infrastructuur van tijdschriften, conferenties, mannencentra ...
Eerlijkheid: de enige hoop op nieuwe relaties
Eerlijkheid: de enige hoop op nieuwe relaties
by Susan Campbell, Ph.D.
Volgens de meeste singles die ik tijdens mijn reizen heb ontmoet, is de typische datingsituatie beladen ...
Chakra Healing Therapy: dansen naar de innerlijke kampioen
Chakra Healing Therapy: dansen naar de innerlijke kampioen
by Glen Park
Flamencodansen is een genot om naar te kijken. Een goede flamencodanseres straalt een uitbundig zelfvertrouwen uit ...
Alle hoop opgeven kan voordelig voor je zijn
Alle hoop opgeven kan voordelig voor je zijn
by Jude Bijou, MA, MFT
Als je wacht op een verandering en gefrustreerd bent dat het niet gebeurt, zou het misschien nuttig zijn om ...
Een astroloog introduceert de negen gevaren van astrologie
Een astroloog introduceert de negen gevaren van astrologie
by Tracy Marks
Astrologie is een krachtige kunst die ons leven kan verbeteren door ons in staat te stellen onze eigen ...

volg InnerSelf op

facebook icontwitter iconyoutube iconinstagram pictogrampintrest pictogramrss-pictogram

 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

BESCHIKBARE TALEN

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

Nieuwe attitudes - nieuwe mogelijkheden

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Alle rechten voorbehouden.