शोधकर्ताओं ने रिपोर्ट किया कि गतिविधि के दौरान जली हुई कैलोरी को ट्रैक करने के लिए स्मार्टवॉच की तुलना में दो सस्ते सेंसर से बना सिस्टम अधिक सटीक है
और सिस्टम को स्वयं बनाने के निर्देश मुफ्त में ऑनलाइन उपलब्ध हैं।
जबकि किसी गतिविधि के दौरान जली हुई कैलोरी गिनने की बात आती है, तो स्मार्टवॉच और स्मार्टफोन लगभग 40 से 80% तक बंद हो जाते हैं, इस प्रणाली में औसतन 13% त्रुटि होती है।
स्टैनफोर्ड में मैकेनिकल इंजीनियरिंग में स्नातक छात्र पैट्रिक स्लेड कहते हैं, "हमने एक कॉम्पैक्ट सिस्टम बनाया, जिसका हमने अमेरिकी आबादी का प्रतिनिधित्व करने के लिए प्रतिभागियों के एक विविध समूह के साथ मूल्यांकन किया और पाया कि यह स्मार्टवॉच की लगभग एक तिहाई त्रुटि के साथ बहुत अच्छा करता है।" विश्वविद्यालय जो काम पर एक पेपर के प्रमुख लेखक हैं संचार प्रकृति.
इस शोध का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अन्य पहनने योग्य वस्तुओं की बुनियादी कमी को समझना था जो कैलोरी की गणना करते हैं: वे कलाई गति या हृदय गति पर भरोसा करते हैं, भले ही न तो विशेष रूप से ऊर्जा व्यय का संकेत मिलता है। (विचार करें कि एक कप कॉफी हृदय गति को कैसे बढ़ा सकती है।) शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि पैर की गति अधिक बताएगी- और उनके प्रयोगों ने उस विचार की पुष्टि की।
इस नई माप प्रणाली में जांघ और टांग पर दो सेंसर हैं जो एक बैटरी द्वारा संचालित होते हैं और एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित होते हैं, जिन्हें स्मार्टफोन से बदला जा सकता है। (क्रेडिट: एंड्रयू ब्रोडहेड)
प्रयोगशाला-ग्रेड प्रणालियाँ हैं जो सटीक रूप से अनुमान लगा सकती हैं कि किसी व्यक्ति में कितनी ऊर्जा है बर्न्स सांस में कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन के आदान-प्रदान की दर को मापकर शारीरिक गतिविधि के दौरान। इस तरह के सेटअप का उपयोग स्वास्थ्य और एथलेटिक प्रदर्शन का आकलन करने के लिए किया जाता है, लेकिन उनमें भारी, असुविधाजनक उपकरण शामिल होते हैं और वे महंगे हो सकते हैं।
नई पहनने योग्य प्रणाली को केवल पैर पर दो छोटे सेंसर, एक बैटरी और एक पोर्टेबल माइक्रोकंट्रोलर (एक छोटा कंप्यूटर) की आवश्यकता होती है, और इसे बनाने में लगभग $ 100 का खर्च आता है। की सूची घटकों और कोड सिस्टम बनाने के लिए दोनों उपलब्ध हैं।
स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, सह-लेखक स्कॉट डेलप कहते हैं, "यह एक बड़ी प्रगति है, क्योंकि अब तक, यह अनुमान लगाने में दो से छह मिनट और एक गैस मास्क लगता है कि एक व्यक्ति कितनी ऊर्जा जला रहा है।" "पैट्रिक के नए उपकरण के साथ, हम अनुमान लगा सकते हैं कि प्रत्येक चरण के साथ कितनी ऊर्जा जलती है क्योंकि एक ओलंपिक एथलीट फिनिश लाइन की ओर दौड़ता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि उनके चरम प्रदर्शन को क्या बढ़ावा दे रहा है। हम कार्डियक सर्जरी से उबरने वाले रोगी द्वारा अपने व्यायाम को बेहतर ढंग से प्रबंधित करने के लिए खर्च की गई ऊर्जा की गणना भी कर सकते हैं।"
पैर, कलाई नहीं
लोग कैलोरी कैसे जलाते हैं यह जटिल है, लेकिन शोधकर्ताओं का मानना था कि पैरों पर सेंसर इस प्रक्रिया में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने का एक आसान तरीका होगा।
"पारंपरिक स्मार्टवॉच के साथ एक समस्या यह है कि वे केवल आपकी कलाई और हृदय गति की गति से जानकारी प्राप्त करते हैं," वैमानिकी और अंतरिक्ष विज्ञान के एक सहयोगी प्रोफेसर, सह-लेखक मायकेल कोचेंडरफर कहते हैं। "तथ्य यह है कि पैट्रिक के डिवाइस में कम त्रुटि दर है क्योंकि यह आपके पैरों की गति का पता लगाता है और आपकी अधिकांश ऊर्जा आपके पैरों द्वारा खर्च की जा रही है।"
प्रणाली जानबूझकर सरल है। इसमें दो छोटे सेंसर होते हैं- एक जांघ पर और एक पैर की टांग पर- कूल्हे पर एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा चलाया जाता है, जिसे आसानी से स्मार्टफोन से बदला जा सकता है। इन सेंसरों को "जड़त्वीय माप इकाइयाँ" कहा जाता है और यह गति के रूप में पैर के त्वरण और रोटेशन को मापता है। वे जानबूझकर हल्के, पोर्टेबल और कम लागत वाले हैं ताकि उन्हें कपड़ों सहित विभिन्न रूपों में आसानी से एकीकृत किया जा सके, जैसे स्मार्ट पैंट.
इसी तरह की तकनीकों के खिलाफ प्रणाली का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने अध्ययन प्रतिभागियों को दो स्मार्टवॉच और एक हृदय गति मॉनिटर पहने हुए भी पहना था। इन सभी सेंसरों से जुड़े होने के साथ, प्रतिभागियों ने चलने, दौड़ने, बाइकिंग, सीढ़ी चढ़ने और चलने और दौड़ने के बीच संक्रमण की विभिन्न गति सहित विभिन्न गतिविधियों का प्रदर्शन किया।
जब सभी पहनने योग्य वस्तुओं की तुलना प्रयोगशाला-ग्रेड प्रणाली द्वारा कैप्चर की गई कैलोरी बर्न माप से की गई, तो शोधकर्ताओं ने पाया कि उनका पैर-आधारित सिस्टम सबसे सटीक था।
उम्र और वजन के एक दर्जन से अधिक प्रतिभागियों पर सिस्टम का और परीक्षण करके, शोधकर्ताओं ने डेटा का खजाना इकट्ठा किया, जिसका उपयोग स्लेड मशीन लर्निंग मॉडल को और परिष्कृत करने के लिए करता था जो कैलोरी बर्न अनुमानों की गणना करता है।
मॉडल सेंसर से पैर की गति के बारे में जानकारी लेता है और गणना करता है - पिछले डेटा से जो सीखा है उसका उपयोग करके - उपयोगकर्ता प्रत्येक क्षण में कितनी ऊर्जा जल रहा है। और, जबकि वर्तमान अत्याधुनिक प्रणालियों को प्रयोगशाला सेटिंग में मास्क से जुड़े व्यक्ति से लगभग छह मिनट के डेटा की आवश्यकता होती है, यह फ्री-रेंज विकल्प केवल कुछ सेकंड की गतिविधि के साथ कार्य कर सकता है।
स्लेड कहते हैं, "आप हर दिन जो कदम उठाते हैं, उनमें से कई 20 सेकंड या उससे कम समय के छोटे मुकाबलों में होते हैं, जिन्होंने शॉर्ट-बर्स्ट गतिविधि के एक उदाहरण के रूप में काम करने का उल्लेख किया है जिसे अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है। "इन संक्षिप्त गतिविधियों या गतिविधियों के बीच गतिशील परिवर्तनों को पकड़ने में सक्षम होना वास्तव में चुनौतीपूर्ण है और वर्तमान में कोई अन्य प्रणाली ऐसा नहीं कर सकती है।"
ओपन सोर्स कैलोरी काउंटिंग
इस टीम के लिए सादगी और सामर्थ्य महत्वपूर्ण थे, क्योंकि डिजाइन को खुले तौर पर उपलब्ध कराया जा रहा था, क्योंकि उन्हें उम्मीद है कि यह तकनीक लोगों को उनके स्वास्थ्य को समझने और उनकी देखभाल करने में सहायता कर सकती है।
"हम इस उम्मीद में सब कुछ ओपन-सोर्स कर रहे हैं कि लोग इसे लेंगे और इसके साथ चलेंगे और ऐसे उत्पाद बनाएंगे जो जनता के जीवन को बेहतर बना सकें," कोचेंडरफर कहते हैं।
उनका यह भी मानना है कि इस प्रणाली की सादगी, सामर्थ्य और सुवाह्यता बेहतर स्वास्थ्य नीति और मानव प्रदर्शन में अनुसंधान के नए रास्ते का समर्थन कर सकती है। मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर और इस पेपर के वरिष्ठ लेखक स्टीव कॉलिन्स के नेतृत्व में अनुसंधान समूह पहले से ही पहनने योग्य रोबोट सिस्टम के साथ खर्च की गई ऊर्जा का अध्ययन करने के लिए एक समान प्रणाली का उपयोग कर रहा है जो प्रदर्शन को बढ़ाता है।
स्लेड कहते हैं, "सबसे रोमांचक चीजों में से एक यह है कि हम गतिशील रूप से बदलती गतिविधियों को ट्रैक कर सकते हैं, और यह सटीक जानकारी हमें बेहतर नीतियां प्रदान करने की सलाह देगी कि लोगों को अपने वजन का व्यायाम या प्रबंधन कैसे करना चाहिए।"
"यह अनुसंधान अध्ययनों का एक नया सेट खोलता है जो हम मानव प्रदर्शन पर कर सकते हैं," डेलप कहते हैं, जो बायोइंजीनियरिंग और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर भी हैं। "जब आप चल रहे हों, जब आप दौड़ रहे हों, जब आप खुद को बाइक पर लगा रहे हों तो आप कितनी ऊर्जा जल रहे हैं- ये सभी चीजें मौलिक हैं। जब हमारे पास इस तरह का एक नया उपकरण होता है तो यह मानव प्रदर्शन के बारे में नई चीजों की खोज के लिए एक नया द्वार खोलता है।"
नेशनल साइंस फाउंडेशन, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ और स्टैनफोर्ड ग्रेजुएट फेलोशिप ने काम को वित्त पोषित किया।
स्रोत: स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय
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