Un tracker DIY compte mieux les calories brûlées qu'une montre connectée

traqueur de santé dyi 07 20

Un système composé de deux capteurs bon marché est plus précis que les montres intelligentes pour suivre les calories brûlées pendant l'activité, rapportent les chercheurs

Et les instructions pour créer le système vous-même sont disponibles gratuitement en ligne.

Alors que les montres connectées et les smartphones ont tendance à être décalés d'environ 40 à 80% lorsqu'il s'agit de compter les calories brûlées lors d'une activité, ce système affiche une erreur moyenne de 13%.

"Nous avons construit un système compact que nous avons évalué avec un groupe diversifié de participants pour représenter la population américaine et avons constaté qu'il fonctionne très bien, avec environ un tiers de l'erreur des montres intelligentes", explique Patrick Slade, étudiant diplômé en génie mécanique à Stanford. Université qui est l'auteur principal d'un article sur le travail en Communications Nature.

Un élément crucial de cette recherche consistait à comprendre une lacune fondamentale des autres appareils portables qui comptent les calories : ils reposent sur le mouvement du poignet ou la fréquence cardiaque, même si aucun n'est particulièrement révélateur de la dépense énergétique. (Considérez comment une tasse de café peut augmenter la fréquence cardiaque.) Les chercheurs ont émis l'hypothèse que le mouvement des jambes serait plus révélateur - et leurs expériences ont confirmé cette idée.

traqueur de santé dyi 2 07 20 Ce nouveau système de mesure comprend deux capteurs sur la cuisse et le jarret alimentés par une batterie et contrôlés par un microcontrôleur, qui pourrait être remplacé par un smartphone. (Crédit : Andrew Brodhead)

Il existe des systèmes de qualité laboratoire qui peuvent estimer avec précision la quantité d'énergie d'une personne brûlures pendant l'activité physique en mesurant le taux d'échange de dioxyde de carbone et d'oxygène dans la respiration. De telles configurations sont utilisées pour évaluer la santé et les performances sportives, mais elles impliquent un équipement encombrant, inconfortable et peuvent être coûteuses.


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Le nouveau système portable ne nécessite que deux petits capteurs sur la jambe, une batterie et un microcontrôleur portable (un petit ordinateur), et coûte environ 100 $ à fabriquer. La liste de composants électriques et code pour rendre le système sont tous deux disponibles.

"C'est une grande avancée car, jusqu'à présent, il fallait deux à six minutes et un masque à gaz pour estimer avec précision la quantité d'énergie qu'une personne brûle", explique le co-auteur Scott Delp, professeur à la School of Engineering. « Avec le nouvel outil de Patrick, nous pouvons estimer combien d'énergie est brûlée à chaque pas alors qu'un athlète olympique court vers la ligne d'arrivée pour obtenir une mesure de ce qui alimente sa performance de pointe. Nous pouvons également calculer l'énergie dépensée par un patient qui se remet d'une chirurgie cardiaque pour mieux gérer son exercice.

Les jambes, pas les poignets

La façon dont les gens brûlent des calories est compliquée, mais les chercheurs avaient le pressentiment que les capteurs sur les jambes seraient un moyen simple de mieux comprendre ce processus.

"Un problème avec les montres intelligentes traditionnelles est qu'elles n'obtiennent que des informations du mouvement de votre poignet et de votre fréquence cardiaque", explique le co-auteur Mykel Kochenderfer, professeur agrégé d'aéronautique et d'astronautique. "Le fait que l'appareil de Patrick ait un taux d'erreur plus faible est logique car il détecte le mouvement de vos jambes et la plupart de votre énergie est dépensée par vos jambes."

Le système est volontairement simple. Il se compose de deux petits capteurs, l'un sur la cuisse et l'autre sur la tige d'une jambe, gérés par un microcontrôleur sur la hanche, qui pourrait facilement être remplacé par un smartphone. Ces capteurs sont appelés « unités de mesure inertielle » et mesurent l'accélération et la rotation de la jambe lorsqu'elle se déplace. Ils sont volontairement légers, portables et peu coûteux afin qu'ils puissent être facilement intégrés sous différentes formes, y compris des vêtements, tels que pantalons intelligents.

Pour tester le système par rapport à des technologies similaires, les chercheurs ont demandé aux participants à l'étude de le porter tout en portant également deux montres intelligentes et un moniteur de fréquence cardiaque. Avec tous ces capteurs connectés, les participants ont effectué une variété d'activités, y compris différentes vitesses de marche, de course, de vélo, de montée d'escaliers et de transition entre la marche et la course.

Lorsque tous les appareils portables ont été comparés aux mesures de calories brûlées capturées par un système de laboratoire, les chercheurs ont découvert que leur système basé sur les jambes était le plus précis.

En testant davantage le système sur plus d'une douzaine de participants d'âges et de poids différents, les chercheurs ont rassemblé une multitude de données que Slade a utilisées pour affiner davantage le modèle d'apprentissage automatique qui calcule les estimations de calories brûlées.

Le modèle recueille les informations sur le mouvement des jambes provenant des capteurs et calcule, en utilisant ce qu'il a appris des données précédentes, la quantité d'énergie que l'utilisateur brûle à chaque instant. Et, alors que les systèmes de pointe actuels nécessitent environ six minutes de données d'une personne connectée à un masque dans un laboratoire, cette alternative en libre-service peut fonctionner avec seulement quelques secondes d'activité.

« Beaucoup des étapes que vous effectuez chaque jour se déroulent en de courtes périodes de 20 secondes ou moins », explique Slade, qui a mentionné les tâches ménagères comme un exemple d'activité de courte durée qui est souvent négligée. « Être capable de capturer ces activités brèves ou ces changements dynamiques entre les activités est vraiment difficile et aucun autre système ne peut actuellement le faire. »

Comptage de calories open source

La simplicité et l'abordabilité étaient importantes pour cette équipe, tout comme la mise à disposition du design, car ils espèrent que cette technologie pourra aider les gens à comprendre et à prendre soin de leur santé.

« Nous mettons tout en open source dans l'espoir que les gens l'utiliseront et l'utiliseront et fabriqueront des produits qui peuvent améliorer la vie du public », explique Kochenderfer.

Ils croient également que la simplicité, l'abordabilité et la portabilité de ce système pourraient soutenir une meilleure politique de santé et de nouvelles voies de recherche sur la performance humaine. Le groupe de recherche dirigé par Steve Collins, professeur agrégé de génie mécanique et auteur principal de cet article, utilise déjà un système similaire pour étudier l'énergie dépensée avec des systèmes robotiques portables qui améliorent les performances.

"L'une des choses les plus excitantes est que nous pouvons suivre les activités qui changent de manière dynamique, et ces informations précises nous permettront de fournir de meilleures politiques pour recommander aux gens comment faire de l'exercice ou gérer leur poids", explique Slade.

"Cela ouvre un tout nouvel ensemble d'études de recherche que nous pouvons faire sur la performance humaine", explique Delp, qui est également professeur de bio-ingénierie et de génie mécanique. « Combien d'énergie vous brûlez lorsque vous marchez, lorsque vous courez, lorsque vous vous exercez sur un vélo, toutes ces choses sont fondamentales. Lorsque nous avons un nouvel outil comme celui-ci, cela ouvre une nouvelle porte pour découvrir de nouvelles choses sur la performance humaine.

La National Science Foundation, les National Institutes of Health et une bourse d'études supérieures de Stanford ont financé le travail.

La source: L'Université de Stanford

A propos de l'auteur

Taylor Kubota, Université de Stanford

Cet article a été initialement publié sur Futurity


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