Araştırmacılar, iki ucuz sensörle yapılan bir sistemin, aktivite sırasında yakılan kalorileri izlemek için akıllı saatlerden daha doğru olduğunu bildiriyor.
Ve sistemi kendiniz yapmak için talimatlar çevrimiçi olarak ücretsiz olarak mevcuttur.
Akıllı saatler ve akıllı telefonlar, bir aktivite sırasında yakılan kalorileri sayma konusunda yaklaşık %40 ila %80 oranında kapalı olma eğilimindeyken, bu sistem ortalama %13 hata veriyor.
Stanford'da makine mühendisliği alanında yüksek lisans öğrencisi olan Patrick Slade, "ABD nüfusunu temsil etmek için çeşitli katılımcılardan oluşan bir grupla değerlendirdiğimiz kompakt bir sistem kurduk ve çok iyi olduğunu gördük, yaklaşık üçte biri akıllı saatlerin hatasıyla" diyor. Çalışmalar üzerine bir makalenin baş yazarı olan üniversite Doğa İletişim.
Bu araştırmanın önemli bir parçası, kalori sayan diğer giyilebilir cihazların temel bir eksikliğini anlamaktı: ikisi de özellikle enerji harcamasının göstergesi olmasa da bilek hareketine veya kalp atış hızına güveniyorlar. (Bir fincan kahvenin kalp atış hızını nasıl artırabileceğini düşünün.) Araştırmacılar, bacak hareketinin daha çok şey anlatacağını varsaydılar ve deneyleri bu fikri doğruladı.
Bu yeni ölçüm sistemi, bir pille çalışan ve bir akıllı telefon ile değiştirilebilen bir mikro denetleyici tarafından kontrol edilen uyluk ve gövde üzerinde iki sensöre sahiptir. (Kredi: Andrew Brodhead)
Bir kişinin ne kadar enerji harcadığını doğru bir şekilde tahmin edebilen laboratuvar düzeyinde sistemler vardır. yanıklar nefesteki karbondioksit ve oksijen değişim oranını ölçerek fiziksel aktivite sırasında. Bu tür kurulumlar, sağlık ve atletik performansı değerlendirmek için kullanılır, ancak bunlar hantal, rahatsız edici ekipman içerir ve pahalı olabilir.
Yeni giyilebilir sistem sadece bacakta iki küçük sensör, bir pil ve taşınabilir bir mikro denetleyici (küçük bir bilgisayar) gerektiriyor ve yapımı yaklaşık 100 dolar tutuyor. Listesi bileşenler ve kod sistemi yapmak için her ikisi de mevcuttur.
Mühendislik Okulu'nda profesör olan ortak yazar Scott Delp, "Bu büyük bir ilerleme, çünkü şimdiye kadar, bir kişinin ne kadar enerji yaktığını doğru bir şekilde tahmin etmek için iki ila altı dakika ve bir gaz maskesi gerekiyor" diyor. “Patrick'in yeni aracıyla, bir Olimpik atlet bitiş çizgisine doğru koşarken, en yüksek performanslarını neyin ateşlediğini ölçmek için her adımda ne kadar enerji yakıldığını tahmin edebiliriz. Ayrıca, kalp ameliyatı geçiren bir hastanın egzersizlerini daha iyi yönetmek için harcadığı enerjiyi de hesaplayabiliriz.”
Bilekler değil bacaklar
İnsanların nasıl kalori yaktığı karmaşıktır, ancak araştırmacılar, bacaklardaki sensörlerin bu süreç hakkında fikir edinmenin basit bir yolu olacağına dair bir önseziye sahipti.
Havacılık ve uzay bilimleri doçenti yazarlarından Mykel Kochenderfer, “Geleneksel akıllı saatlerle ilgili bir sorun, yalnızca bileğinizin hareketinden ve kalp atış hızınızdan bilgi almalarıdır” diyor. "Patrick'in cihazının daha düşük bir hata oranına sahip olması mantıklı çünkü bacaklarınızın hareketini algılıyor ve enerjinizin çoğu bacaklarınız tarafından harcanıyor."
Sistem kasıtlı olarak basittir. Kalçadaki bir mikro denetleyici tarafından çalıştırılan ve bir akıllı telefon ile kolayca değiştirilebilen biri uylukta ve diğeri bir bacağın gövdesinde olmak üzere iki küçük sensörden oluşur. Bu sensörler “atalet ölçüm birimleri” olarak adlandırılır ve hareket halindeyken bacağın ivmesini ve dönüşünü ölçer. Özellikle hafif, taşınabilir ve düşük maliyetlidirler, böylece giysiler de dahil olmak üzere farklı biçimlere kolayca entegre edilebilirler. akıllı pantolonlar.
Sistemi benzer teknolojilere karşı test etmek için araştırmacılar, katılımcılara iki akıllı saat ve bir kalp atış hızı monitörü takarken aynı zamanda onu taktılar. Tüm bu sensörler takılıyken, katılımcılar çeşitli hızlarda yürüme, koşma, bisiklete binme, merdiven çıkma ve yürüme ile koşma arasında geçiş yapma gibi çeşitli aktiviteler gerçekleştirdiler.
Tüm giyilebilir cihazlar, laboratuvar düzeyinde bir sistem tarafından yakalanan kalori yakma ölçümleriyle karşılaştırıldığında, araştırmacılar bacak tabanlı sistemlerinin en doğru olduğunu buldular.
Araştırmacılar, sistemi çeşitli yaş ve ağırlıktaki bir düzineden fazla katılımcı üzerinde daha fazla test ederek, Slade'in kalori yakma tahminlerini hesaplayan makine öğrenimi modelini daha da geliştirmek için kullandığı çok sayıda veri topladı.
Model, sensörlerden bacak hareketi hakkındaki bilgileri alır ve önceki verilerden öğrendiklerini kullanarak kullanıcının her an ne kadar enerji yaktığını hesaplar. Ve mevcut son teknoloji sistemler, laboratuvar ortamında bir maskeye bağlı bir kişiden yaklaşık altı dakikalık veri gerektirse de, bu serbest menzilli alternatif, yalnızca birkaç saniyelik etkinlikle çalışabilir.
"Her gün attığınız adımların çoğu, 20 saniye veya daha kısa sürede gerçekleşir," diyor ev işleri yapmaktan sıklıkla gözden kaçan kısa süreli etkinliklere bir örnek olarak bahseden Slade. "Bu kısa etkinlikleri veya etkinlikler arasındaki dinamik değişiklikleri yakalayabilmek gerçekten zor ve şu anda başka hiçbir sistem bunu yapamıyor."
Açık kaynak kalori sayımı
Tasarımın herkese açık hale getirilmesi kadar basitlik ve satın alınabilirlik de bu ekip için önemliydi çünkü bu teknolojinin insanların sağlıklarını anlamalarını ve korumalarını destekleyeceğini umuyorlar.
Kochenderfer, “İnsanların alıp onunla birlikte çalışacağı ve halkın yaşamını iyileştirebilecek ürünler üreteceği umuduyla her şeyi açık kaynaklı hale getiriyoruz” diyor.
Ayrıca, bu sistemin basitliğinin, satın alınabilirliğinin ve taşınabilirliğinin daha iyi sağlık politikasını ve insan performansında araştırma için yeni yolları destekleyebileceğine inanıyorlar. Makine mühendisliği doçenti ve bu makalenin kıdemli yazarı Steve Collins tarafından yönetilen araştırma grubu, performansı artıran giyilebilir robotik sistemlerle harcanan enerjiyi incelemek için zaten benzer bir sistem kullanıyor.
Slade, "En heyecan verici şeylerden biri, dinamik olarak değişen aktiviteleri takip edebilmemiz ve bu kesin bilgi, insanların nasıl egzersiz yapması veya kilolarını yönetmesi gerektiği konusunda daha iyi politikalar sunmamıza izin verecek" diyor.
Aynı zamanda biyomühendislik ve makine mühendisliği profesörü olan Delp, “İnsan performansı üzerinde yapabileceğimiz yepyeni bir dizi araştırma çalışmasının kapısını açıyor” diyor. "Yürürken, koşarken, bisiklete binerken ne kadar enerji yakıyorsunuz - tüm bunlar çok önemli. Böyle yeni bir araca sahip olduğumuzda, insan performansı hakkında yeni şeyler keşfetmek için yeni bir kapı açıyor.”
Ulusal Bilim Vakfı, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve bir Stanford Lisansüstü Bursu çalışmayı finanse etti.
Kaynak: Stanford Üniversitesi
Yazar hakkında
