Z laboratória na zápästie: Prvý systém na sledovanie výživových údajov pre hodinky Samsung Galaxy Watch

Začalo to jednoduchou otázkou: Čo keby sa dali v reálnom čase pomocou obyčajných hodiniek merať všetky podstatné údaje o výžive používateľov?

Tip redakcie: Ušetrite desiatky percent vo firemnom rozpočte

A dnes už poznáme odpoveď: Antioxidačný index, dostupný v hodinkách Galaxy Watch8. Kedysi to vyzeralo ako sci-fi, dnes ide o obyčajnú technológiu, ktorú si môže zaobstarať každý. Stačí päť sekúnd skenovať palec a systém presne načíta hladinu karotenoidov – prírodných látok z ovocia a zeleniny, ktoré v tele pôsobia ako antioxidanty. Po prvýkrát v histórii je teda možné takto jednoducho merať nutričné hodnoty v organizme.

Na tento účel bolo potrebné miniaturizovať profesionálne laboratórne senzory a zachovať ich dokonalú presnosť. Zo skladby jedálnička sa tak stáva regulárny merateľný údaj, ktorý je možné použiť pri plánovaní zdravšieho života. Posun v oblasti nositeľných technológií si však vyžiadal roky intenzívneho výskumu a vývoja, množstvo prototypov a ešte väčšie množstvo usilovnej práce.

Posun v monitorovaní jedálnička

V roku 2018 si Samsung všimol zaujímavý problém: hoci pomocou nositeľných technológií dokážeme sledovať každý krok a kalóriu, stále chýbal spôsob, ako zmerať, do akej miery náš jedálniček ovplyvňuje naše zdravie. Pre podrobnejšie výživové údaje človek musel podstúpiť sériu drahých a časovo náročných laboratórnych testov, čo si väčšina ľudí nemohla ani nechcela dovoliť.

Dnes ľudia žijú dlhšie ako predtým a tým sa presúva aj ich pozornosť niekam inam – už nejde len o to predĺžiť život, všetkým záleží na tom, aby tú predĺženú časť prežili dostatočne kvalitne.

„Antioxidanty pomáhajú spomaliť starnutie, čo je dôvod, prečo sú pre ľudí také zaujímavé,“vysvetľuje Dr. Hyojee Joung, expert na výživu z Národnej univerzity v Soule, ktorý čiastočne viedol vývoj celej technológie. „Ak zanedbáme rovnováhu antioxidantov v tele, začnú sa hromadiť reaktívne formy kyslíka (ROS), ktoré zvyšujú riziko chronických ochorení, napríklad kardiovaskulárnych chorôb, cukrovky alebo rakoviny.“

Po tomto zistení sa z antioxidantov stala základná položka, na ktorú sa Samsung zameral. Technici aj vedci sa sústredili hlavne na karotenoidy – najdôležitejšie antioxidanty a preukázateľné indikátory dostatočného prísunu ovocia a zeleniny. Cieľom bolo vyvinúť natoľko malé zariadenie, aby sa dalo nosiť na zápästí, ale zároveň muselo byť dostatočne výkonné, aby z komplexnej sady dát vytvorilo jednoduché informácie pre každého.

Výzva č. 1: Ako zmenšiť senzor z laboratórnej verzie na náramkovú

Od prvého dňa sa pracovníci Samsungu pri práci na nositeľnom zariadení stretli s veľkým problémom, a to doslova. Hoci tradičné metódy na meranie karotenoidov (napr. Ramanova spektroskopia) sú síce neinvazívne a presné, využívajú lasery a vyžadujú veľké laboratórne prístroje, ktoré sa so sebou rozhodne nosiť nedajú. Prvá úloha znela teda jasne – zmenšiť senzor tak, aby nebol väčší ako minca.

Po siedmich rokoch starostlivého testovania a vylepšovania prvého prototypu od výroby, konečne vznikol miniatúrny senzor. Základom je prelomová technológia, ktorá využíva LED diódy s väčším množstvom vlnových dĺžok v kombinácii so špeciálnym fotodetektorom. Meranie karotenoidov je úplne presné a podarilo sa splniť aj požiadavky na rozmery.

„Podarilo sa nám jedinečným spôsobom spojiť spektroskopiu odrážavosti s LED diódami, čo znamená možnosť miniaturizácie zariadenia bez toho, aby sme museli obetovať presnosť merania,“ vysvetľuje Jinyoung Park, vývojár z tímu pre digitálne zdravie v Samsung Electronics.

Na rozdiel od laserov s ich ostrou a úzkou vlnovou dĺžkou je vlnová dĺžka LED diód širšia. Vývojári

analyzovali, koľko svetla vstrebe pokožka pri rôznej vlnovej dĺžke pomocou fotodiód a upravili systém tak, aby hodinky merali úroveň karotenoidov s maximálnou presnosťou. Vyspelé algoritmy sa neustále v reálnom čase kalibrujú a prevádzajú dáta na prehľadné údaje pre bežných používateľov.

Výzva č. 2: Ako zabezpečiť, aby technológia fungovala u všetkých používateľov

Vytvorenie miniatúrneho senzora predstavovalo zásadný míľnik, ale hneď za rohom čakala ďalšia veľká úloha – ako zabezpečiť, aby senzor fungoval presne a spoľahlivo pri všemožných typoch pleti.

To rozhodne nie je jednoduché, napríklad melanín v tmavšej pleti spôsobuje silné interferencie, ktoré ovplyvňujú merania. Technici Samsungu preto vymysleli alternatívne riešenie – na meranie sa používa špička prsta, nie zápästie (na špičkách prstov je minimum melanínu bez ohľadu na etnický pôvod). Pridali aj ďalšie šikovné funkcie – prst je nutné pri meraní na senzor zľahka pritlačiť, čo dočasne znižuje prietok krvi a interferenciu hemoglobínu. Výsledky sú teda ešte o niečo presnejšie.

Dôkladných skúšok v Samsung Medical Center sa zúčastnili stovky dobrovoľníkov a ukázalo sa, že senzory fungujú správne. Tým sa otvorila cesta k zariadeniu, ktoré vykročilo z laboratórií k používateľom po celom svete a ponúklo nesmierne užitočné funkcie pre každodenný život.

Ako to funguje

Karotenoidy sú prírodné červené, žlté a zelené pigmenty s bežným výskytom v ovocí a zelenine. Telo ich samo produkovať nevie, úroveň karotenoidov v organizme teda jasne svedčí o prísune ovocia a zeleniny v jedle.

A práve tu sa uplatní antioxidačný index, ktorý rozdeľuje množstvo karotenoidov do troch kategórií:

• Veľmi nízke: menej ako 50 % dennej odporúčanej dávky podľa WHO (400 g).
• Nízke: 50 – 74 %.
• Adekvátne: 75 – 100 %

„Karotenoidy v pokožke metabolizujú a postupne sa ukladajú do tkanív, krátkodobé výkyvy v príjme ovocia a zeleniny sa teda v celkovom skóre okamžite neprejavia,“ vysvetľuje Dr. Hyojee Joung. „Výskum ukazuje, že zvýšený príjem karotenoidov vedie k významnému nárastu týchto látok v pokožke zhruba za týždeň až dva, čo z antioxidačného indexu robí cenný nástroj na sledovanie dlhodobých a konzistentných stravovacích návykov.“

Na index majú vplyv aj ďalšie faktory súvisiace so životným štýlom – kvalita spánku, stres či fyzická aktivita. Vďaka tomu ide o veľmi dobrý indikátor celkového zdravotného stavu. V kombinácii s ďalšími funkciami Galaxy Watch8 (spánkové koučovanie, sledovanie fyzickej aktivity, monitoring cievnej záťaže a pod.) tak antioxidačný index ponúka holistický pohľad na telesnú i duševnú pohodu a používateľ môže vykročiť na cestu k zdravšiemu starnutiu.

Antioxidačný index zmeria za niekoľko sekúnd stav karotenoidov v tele, stačí pritlačiť palec na senzor na zadnej strane hodiniek Galaxy Watch8. Dôležité zdravotné informácie sa okamžite objavia na displeji spárovaného telefónu Samsung Galaxy.

Nové cesty k zdraviu

„Nové nositeľné senzory môžu hrať dôležitú úlohu v budovaní zdravých stravovacích návykov – vďaka nim sa dozviete, či konzumujete dostatočné množstvo ovocia a zeleniny,“ hovorí profesor Yoonho Choi zo Samsung Medical Center. „V dlhodobom horizonte tak môžu slúžiť ako prevencia niektorých typov rakoviny a ďalších chorôb obvyklých vo vyššom veku, čo z nich robí efektívny nástroj na zachovanie zdravia do staroby.“

Na antioxidanty sa v poslednej dobe upiera stále väčšia pozornosť, ich výskum však prebieha len v obmedzenom množstve, pretože antioxidanty sa ťažko merajú. Antioxidačný index na hodinkách Galaxy Watch8 je v tomto ohľade jedným z najvyspelejších nástrojov na súčasnom trhu.

Samsung dokáže merať hladinu antioxidantov natoľko presne, že to odborníci považujú za štandard pre budúci výskum. Znamená to prelom v monitorovaní zdravotných údajov vo všeobecnosti. Samsung pomáha používateľom včas odhaliť možné riziká a proaktívne chrániť zdravie, čo predstavuje múdrejšiu a proaktívnejšiu cestu k wellness alebo celkovej fyzickej i duševnej pohode používateľov. Zároveň sa ukazuje, že nositeľné zariadenia budú hrať v preventívnej zdravotnej starostlivosti čoraz dôležitejšiu úlohu.