Išmaniosios apyrankės mūsų laikais ne tik skaičiuoja žingsnius bei kalorijas, bet ir stebi miegą, matuoja kraujospūdį ir net streso lygį. Tačiau kai kurie tyrinėtojai abejoja, ar šiems prietaisams galima patikėti savo sveikatą.
Trumpa išmaniųjų laikrodžių istorija
Skaitmeniniai laikrodžiai su papildomomis funkcijomis egzistuoja nuo 1970-ųjų metų. Vienas pirmųjų „išmaniųjų” laikrodžių buvo „Seiko UC-2000” – jie ne tik rodė laiką, bet ir turėjo skaičiuoklę, japonų-anglų kalbų vertėją ir žaidimus, tokius kaip „Tetris”. Su laikrodžių buvo pardavinėjama kišeninė klaviatūra, kurios pagalba buvo galima parašyti iki 2000 simbolių tekstą, išsaugoti jį laikrodžio užrašuose ir atspausdinti specialiu spausdintuvu.
2000-ųjų pradžioje savo pirmąjį išmanųjį laikrodį išleido „Microsoft”, tačiau uždarė projektą 2008 metais. Bet išmaniųjų laikrodžių idėja niekur nedingo. 2010-aisiais į rinką atėjo „Apple”, „Samsung”, „Sony” ir kitų išmaniųjų laikrodžių bei apyrankių gamintojai.
Pirmosios išmaniosios apyrankės buvo skirtos profesionaliems sportininkams, norint sekti jų fizinius rodiklius ir įvertinti treniruočių rezultatus. Netrukus šias apyrankes pradėjo dėvėti mėgėjai, taip pat tie, kurie visai nesportuoja ir dirba sėdimą darbą biuruose.
Jei anksčiau apyrankėse buvo tik žingsniamatis ir širdies ritmo matuoklis, tai dabar gamintojai prideda vis daugiau naujų funkcijų. Pavyzdžiui, „Amazon” išleido išmaniąją apyrankę „Halo”, kuri gali nustatyti poodinių riebalų procentą ir iš balso suprasti savininko nuotaiką, o „Apple”, „Garmin” ir „Fitbit” žada, kad jų laikrodžiai stebės deguonies kiekį kraujyje.
Kai kurie išmanieji įrenginiai gali padėti pagerinti miegą žmonėms, kurie kenčia nuo košmarų, įskaitant atsirandančius dėl potrauminio streso sutrikimų (PTSS). Įrenginys analizuoja kūno judesius ir širdies ritmą ir remdamasis tuo „supranta”, kai žmogus pradeda sapnuoti košmarą bei pradeda vibruoti.
Išmaniųjų apyrankių ir laikrodžių funkcijų skaičius sparčiai auga, tačiau dažniausiai šie prietaisai naudojami pranešimams peržiūrėti ir fizinei veiklai stebėti. Medicinine tokių prietaisų nauda dažnai abejoja tiek pirkėjai, tiek mokslininkai.
Kaip veikia išmaniosios apyrankės ir ar tikslūs jų parodymai
Išmaniosios apyrankės ir laikrodžiai matuoja rodiklius naudodami įmontuotus jutiklius, o rezultatus galima sekti jų ekrane ir programėlėje telefone. Jutiklių tikslumas priklauso nuo gamintojo nustatyto algoritmo ir pačio savininko veiksmų.
Pulso matavimas
Išmanieji prietaisai matuoja pulsą fotopletizografijos metodu. Šviesa iš prietaiso jutiklių patenka ant odos, kūno audiniai didžiąją jos dalį sugeria, o likusi dalis atsispindi.
Išmaniosiose apyrankėse ir laikrodžiuose yra žali šviesos diodai, kurių dėka prietaisai gali išmatuoti kraujo kiekį, praeinantį per riešą. Kraujas yra raudonas, todėl jis atspindi raudoną spalvą ir sugeria žalią. Kai plaka širdis, padidėja riešo kraujotaka, taip pat padidėja ir sugeriamos žalios šviesos kiekis. Tarp plakimų, priešingai, jis mažėja. Taigi šviesos diodų dėka išmaniosios apyrankės gali išmatuoti širdies plakimų skaičių per minutę, tai yra pulsą.
Išmanioji apyrankė – ne medicininis prietaisas, todėl širdies pulsas matuojamas su paklaida. Ramybės būsenoje ji yra maža, tačiau pakanka negreito ėjimo, kad paklaida padidėtų ir iškreiptų signalą. Kuo didesnis yra fizinis aktyvumas, tuo mažesnis bus prietaiso tikslumas. Pavyzdžiui, bėgimo metu jutikliai gali išvis nesuveikti.
Tyrimas, kurio metu buvo testuojami 7 išmanieji laikrodžiai su 60 savanorių, parodė:
- prietaisai dažniau darė klaidas matuodami pulsą, kai žmogus ėjo – paklaida siekė 8,8%;
- rečiau klydo, kai žmogus važiavo dviračiu – daugumos laikrodžių paklaida buvo mažesnė nei 5%.
Viena iš netikslumų priežasčių – žali šviesos diodai, kurie nėra tokie tikslūs, kaip raudoni, naudojami medicinos prietaisuose. Nors raudoni šviesos diodai padeda tiksliau nustatyti pulsą, žmogui judant jie neveikia, todėl išmaniųjų prietaisų gamintojai naudoja būtent žalius šviesos diodus.
Be to, pulso matavimo tikslumą gali paveikti stiprus įdegis, tatuiruotės, prakaitas ir per silpnai užspaustas prietaiso dirželis.
Žingsnių matuoklis
Skaičiuoti žingsnius ir nustatyti judėjimo greitį padeda akselerometras, reaguojantis į kūno judėjimą erdvėje. Jis nustato išmaniosios apyrankės pagreitį ir reaguoja į rankų judesius.
Kai kuriuose įrenginiuose papildomai naudojamas giroskopas, kuris leidžia:
- nustatyti, kaip juda ranka judėjimo metu;
- tiksliau atpažinti prietaiso savininko judėjimo pobūdį.
Pavyzdžiui, apyrankė su giroskopu gali suprasti, kad žmogus bėga vietoje, daro fizinius pratimus ar tiesiog smarkiai mojuoja rankomis.
Išmaniosios apyrankės analizuoja visus rankų judesius dienos metu, todėl kai kuriuos iš jų algoritmas gali klaidingai įskaityti kaip žingsnius. Be to, jei žmogus šlubuoja arba tiesiog lėtai juda, apyrankė gali tokių žingsnių neužregistruoti.
Vairavimas, kompiuterio pelės naudojimas, rūbų keitimas, dušas ar aktyvus gestikuliavimas taip pat gali sukelti klaidingus žingsnių matuoklio rezultatus.
Kalorijų skaičiuoklė
Skirtingų gamintojų prietaisai skirtingai skaičiuoja sudegintų kalorijų kiekį. Vieni atsižvelgia į aktyvumo ir fizinės būklės rodiklius, taip pat į žmogaus ūgį, svorį, amžių ir lytį. Kiti veikia remdamiesi tik fizinės veiklos duomenimis, pavyzdžiui, veiklos rūšimi: bėgimas, vaikščiojimas, važiavimas dviračiu, plaukimas.
Kalorijų skaičiavimo tikslumas priklauso nuo naudojamo matematinio modelio – į kuo daugiau duomenų jis atsižvelgs, tuo rezultatas bus patikimesnis. Stanfordo universiteto mokslininkų tyrimas parodė, kad 10000 žingsnių gali sudeginti nuo 400 iki 800 kilokalorijų.
Rezultatų tikslumas taip pat priklauso nuo žmogaus fizinio pasirengimo lygio, pratimų atlikimo teisingumo ir kūno sudėties. Ne visos išmaniosios apyrankės atsižvelgia į šiuos rodiklius.
Kraujospūdžio matavimas
Kraujospūdžio matavimui kai kurie prietaisai naudoja slėgio jutiklius, kiti – pulso dažnio monitorius, veikiančius pagal fotopletizografijos metodą.
Tiksliausius kraujospūdžio rodiklius rodo tonometrai. Jie matuoja spaudimą pečių srityje, kur arterijos yra giliai po oda, o išmanieji laikrodžiai – ant riešo. Kraujospūdis ties riešu paprastai yra didesnis ir sunkiau matuojamas dėl arti odos esančių arterijų.
Norint tiksliau išmatuoti kraujospūdį išmaniuoju laikrodžiu, riešas turi būti širdies lygyje. Bet net ir šiuo atveju laikrodžio rodmenys bus ne tokie tikslūs, kaip tonometro. Paklaida padidės, jei riešo oda bus padengta dulkėmis, prakaitu arba jei kraujospūdis matuojamas judant.
Streso lygis
Streso lygį padeda nustatyti pulso kintamumo rodiklis – intervalas tarp širdies plakimo. Jo pagrindu išmanieji laikrodžiai Apple Watch, Samsung Galaxy Watch ir kai kurios Fitbit apyrankės praneša apie streso lygį. Pulso kintamumo rodikliui daug įtakos turi žmogaus amžius, kūno padėtis, paros laikas, sveikatos būklė, emociniai, fiziniai ir psichologiniai išgyvenimai.
Žmogaus širdis neplaka visada tuo pačiu ritmu. Pavyzdžiui, sveiko jauno žmogaus širdies ritmas per vieną kvėpavimo ciklą gali keistis nuo 10 iki 15 plakimų per minutę. Kai žmogus yra stresinėje situacijoje, širdies ritmo kintamumas mažėja – gali keistis tik ant dviejų plakimų per ciklą.
Širdies ritmo jutiklių gamintojas Valencell teigia, kad streso lygį geriau matuoti, kai žmogus nejuda, nes riešo judesiai gali sutrukdyti matavimams.
Klinikiniams tyrimams mokslininkai naudoja specialius algoritmus, kurie „valo” rezultatus nuo nereikalingo triukšmo. Tačiau išmaniosioms apyrankėms trūksta galingumo atlikti tokius skaičiavimus. Be to, nežinant konteksto, neįmanoma žinoti, ar širdies ritmo pokyčius sukelia stresas ar teigiamas emocijos.
Valencell mano, kad tikslumą įmanoma padidinti naudojant daugiau prietaisų, kurie būtų nešiojami ne tik ant riešo, bet, pavyzdžiui, prie širdies. Papildomi duomenys taip pat gali padėti išmatuoti streso lygį: Fitbit išleido laikrodį su elektroderminio aktyvumo jutikliu (EDA), kad būtų galima stebėti kūno fizinį atsaką į stresą.
Miego stebėjimas
Miego stebėjimui išmaniosios apyrankės naudoja du jutiklius: akselerometras stebi miegančio žmogaus judesius, o širdies ritmo monitorius – širdies ritmą, miego trukmę ir stadijas.
Kai kurios apyrankės papildomai atsižvelgia į deguonies kiekį kraujyje. Jo sumažėjimas miegant gali paveikti miego kokybę ir sukelti miego apnėją bei mieguistumą dienos metu.
Miegas susideda iš nuosekliai besikeičiančių fazių: greitas miegas ir lėtas arba gilus miegas, kuris susideda iš trijų ciklų. Žmogus keletą kartų per naktį išgyvena visas fazes. Gilaus miego fazėje žmogus nustoja judėti, o pulsas sulėtėja ir tampa monotoniškas. Greito miego metu kvėpavimas pagreitėja, padidėja širdies ritmas ir kraujospūdis.
2018 metais Pekino mokslininkai išbandė šešias Apple, Samsung, Jawbone, Fitbit, Huawei ir Xiaomi apyrankes ir nustatė, kad jos veikia gana tiksliai, be didelių paklaidų.
Tačiau somnologai paaiškina, kad išmanieji prietaisai pateikia vartotojams neapdorotų duomenų masyvą, kurį sunku interpretuoti be specialaus išsilavinimo: išmaniojo laikrodžio savininkas gauna informaciją, kurios negali tinkamai suprasti.
