La lotta per misurazioni accurate sul polso

I dispositivi indossabili stanno diventando sempre più avanzati, ma la tecnologia odierna può davvero misurare la nostra salute? Di

• Rachel Metz pagina di archivio

22 giugno 2015

Fino a poco tempo, non sapevo nulla di come i miei circa 25 minuti di bici da pendolare attraverso San Francisco - o qualsiasi altra parte della mia giornata, davvero - influiscano sul mio corpo, a parte il fatto che inevitabilmente arrivo al lavoro sudato e un po' fuori. senza fiato quando sono di fretta. Quanto è alta la mia frequenza cardiaca? Le mie abitudini di sonno lo influenzano? Quante calorie brucio?

Queste domande mi sono venute in mente mentre numerosi tracker di attività e orologi intelligenti hanno colpito gli scaffali dei negozi negli ultimi due anni, promettendo di tenere traccia di informazioni come passi, sonno, frequenza cardiaca, esposizione al sole e calorie. Con uno di questi gadget pieni di sensori al polso, potrei sicuramente ottenere informazioni accurate sul mio corpo.

Questa storia faceva parte del nostro numero di luglio 2015

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Questa è l'idea, almeno. Questi dispositivi potrebbero darti un maggiore controllo sulla tua salute facilitando la raccolta di dati precedentemente lasciati non monitorati o, come nel caso della frequenza cardiaca, raccolti in genere solo presso uno studio medico (e anche allora raramente). E questi dispositivi non stanno solo tracciando i dati; aziende come Apple, Jawbone e Microsoft offrono consigli basati su ciò che rilevano i sensori nei loro dispositivi indossabili al polso. L'app Microsoft Health dovrebbe presto essere in grado di confrontare il calendario o le informazioni di contatto con la valutazione di Microsoft Band, ad esempio, della frequenza cardiaca o del livello di conduttanza cutanea, una misura della capacità della pelle di condurre elettricità, che tende a salire con lo stress.

Apple Watch e Microsoft Band utilizzano sensori ottici per misurare la frequenza cardiaca. Jawbone Up3, che invece tiene traccia della frequenza cardiaca a riposo, utilizza sensori di bioimpedenza e diversi elettrodi per misurare la resistenza della pelle a una piccola quantità di corrente elettrica. Questi sensori e altri nelle bande sono adeguati per misurare i livelli di attività di routine, ma la tecnologia è davvero sufficientemente accurata da trasformare i dispositivi indossabili in strumenti medici digitali?

Siamo a un punto di svolta, o transizione, dallo stile di vita sanitario alle metriche mediche, afferma il cardiologo Eric Topol, professore di genomica allo Scripps Research Institute e fan della tecnologia sanitaria digitale. Per Topol l'obiettivo è chiaro: dispositivi in ​​grado di misurare con precisione i parametri vitali del corpo e persino di monitorare gravi problemi di salute come diabete e malattie cardiache. Sono le metriche mediche in cui l'accuratezza diventa fondamentale, dice.

Il test

Quanto siamo lontani da questi dispositivi indossabili? Ho testato l'accuratezza di alcuni parametri misurati al polso, inclusa la frequenza cardiaca. Per diversi giorni ho indossato un orologio Apple e un Banda Microsoft mentre vai e torna dal lavoro in bicicletta. Ho indossato anche un Polar H7 Fascia toracica Bluetooth, che è uno dei dispositivi di consumo più accurati per la misurazione della frequenza cardiaca. I risultati variavano e talvolta variavano molto. Le misurazioni della frequenza cardiaca media della Band erano costantemente più vicine ai risultati della fascia toracica Polar, a volte entro un battito o due al minuto, ma potevano essere fino a 13 battiti. L'Apple Watch, nel frattempo, ha fornito letture fino a 77 battiti al minuto diverse dal dispositivo Polar.

Anche le misurazioni delle calorie bruciate (qualcosa di tutte e tre le bande, inclusa la traccia Up3) erano alquanto incoerenti; in un tragitto mattutino, ad esempio, variavano da 143 a 187. Complessivamente, l'esperienza è stata ben lontana dalla visione di questi dispositivi come saggi digitali che traggono intuizioni profonde e accurate dai dati che raccolgono, aiutano i medici a diagnosticare disturbi e, infine, , forse, anche prevedendo problemi di salute o rilevandoli prima che diventino gravi. Questi sono obiettivi difficili da raggiungere, per diversi motivi. Anche se il polso sembra un ottimo punto di partenza per rilevare il corpo e siamo abituati ad adornarlo con orologi e gioielli, è difficile creare un dispositivo comodo e di bell'aspetto in grado di resistere a tutti i tipi di abusi quotidiani .

E poiché il corpo di ognuno è diverso, il polso non è sempre un ottimo punto per effettuare misurazioni accurate. Puoi realizzare milioni di smartwatch identici, ma hai milioni di persone che non sono identiche. È davvero difficile trovare qualcosa che sia solido in tutte queste persone, afferma Chris Harrison, un assistente professore di interazione uomo-computer che guida il Future Interfaces Group presso la Carnegie Mellon University.

Harrison e altri esperti affermano che braccia troppo pelose, sudate, grasse o magre possono rendere difficile ottenere una buona lettura dai sensori ottici della frequenza cardiaca di oggi, che leggono il flusso sanguigno nel polso. Anche i tatuaggi possono rappresentare un problema, come Apple sottolinea su una pagina di supporto per l'Apple Watch, notando che l'inchiostro può impedire alla luce di raggiungere il sensore. All'improvviso ciò si traduce in migliaia di utenti là fuori, i quali saranno tutti infelici e diranno che non funziona perché non funziona per loro, dice Christian Holz , un ricercatore sull'interazione uomo-computer presso Yahoo Labs che si concentra sulla miniaturizzazione dei dispositivi mobili.

Oltre il monitoraggio dell'allenamento

C'è speranza per dispositivi indossabili che eseguano effettivamente i tipi di misurazioni che sarebbero utili per il monitoraggio della salute. Ma realizzare questa speranza significherà probabilmente passare a tecnologie radicalmente nuove. E significherà sicuramente lo sviluppo di dispositivi in ​​grado di effettuare una più ampia varietà di misurazioni.

A Quanttus, una startup di Cambridge, Massachusetts, i ricercatori stanno costruendo un dispositivo indossato al polso per monitorare la frequenza cardiaca, la respirazione e la pressione sanguigna tramite un ballistocardiogramma, che utilizza un sensore per misurare i piccoli movimenti del tuo corpo ogni volta che il cuore pompa il sangue. In una conferenza a fine aprile, il cofondatore e CEO Shahid Azim ha affermato che la società è interessata a rilasciare un certo numero di braccialetti entro la fine dell'anno. Il cofondatore e direttore scientifico David He afferma che sta ancora perfezionando la tecnologia.

Una volta che saremo in grado di definire le misurazioni della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna, ritiene, potremmo essere in grado di monitorare la maggior parte dei segni vitali cardiovascolari con dispositivi indossabili. Questo potrebbe essere un vantaggio, non solo per le applicazioni di fitness e per coloro che vogliono tenere d'occhio la propria salute, ma anche per i medici che desiderano modi non invasivi per tenere sotto controllo i pazienti a un livello attualmente possibile solo in un ospedale.

Un'altra startup con sede a Cambridge, Empatica, sta creando un braccialetto che misura i salti nella conduttanza cutanea per capire quando chi lo indossa sta avendo un attacco, in modo che possa avvisare qualcuno di controllare la persona. Empatica non è ancora in grado di prevedere le crisi epilettiche, tuttavia, e non ha nemmeno rilasciato il suo prodotto.

La realizzazione di questi prodotti richiede molto tempo. Test, simulazioni, modellazione, prototipazione e risoluzione dei problemi sono tutti più estesi quando è necessario assicurarsi che i dispositivi possano resistere ai requisiti dell'uso quotidiano, come la frequente esposizione a sudore e acqua. È molto più di quanto normalmente ti aspetteresti dalla tua elettronica. Ma se le aziende eliminano questi ostacoli, essere in grado di percepire continuamente cose come la pressione sanguigna e la conduttività cutanea può anche aprire la porta alla quantificazione dello stress e dell'umore, poiché renderanno possibile raccogliere dati sul proprio corpo in tutti i tipi di situazioni.

E siamo solo alle prime fasi della comprensione di quanto potremmo essere in grado di fare con i sensori sulla pelle. Nei prossimi anni, i sensori non invasivi potrebbero diventare utili per altri dati biometrici che attualmente possono essere tracciati solo con processi invasivi. Potrebbe essere possibile monitorare la glicemia con letture della pelle piuttosto che una puntura con un ago, qualcosa che sarebbe utile per le persone con diabete.

In effetti, i ricercatori stanno lavorando su questo particolare problema presso l'Università della California, a San Diego. Hanno sviluppato un tatuaggio temporaneo, stampato con elettrodi e rivestito con una soluzione enzimatica, in grado di misurare i livelli di glucosio. Joseph Wang, direttore del Center for Wearable Sensors dell'UCSD, ha lavorato alla tecnologia negli ultimi cinque anni. Dice che ci vorranno almeno altri due anni prima che venga commercializzato, inizialmente, si aspetta, sotto forma di un tatuaggio temporaneo monouso, e poi con tatuaggi in grado di misurare il glucosio di chi lo indossa ogni 20 o 40 minuti per un giorno o una settimana. Topol ritiene che stiano arrivando tutti i tipi di dati accurati; è solo una questione di tempo. Abbiamo molta strada da fare, ma alla fine è qualcosa per cui le macchine sono davvero ottime, dice. E gli algoritmi possono essere sviluppati dove per ogni persona potrebbe essere un assistente medico virtuale. Dato che i braccialetti di oggi continuano a balbettare quando si misura la frequenza cardiaca durante un allenamento, tali applicazioni sembrano fuori portata. Ma la ricerca di Quanttus, Empatica e UCSD suggerisce che nuovi approcci basati su tecnologie ben oltre i sensori ottici convenzionali potrebbero finalmente trasformare i dispositivi indossati al polso in strumenti per il monitoraggio della salute generale.

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