Kroppssensorene blir stadig mer avanserte
Nye sensorer måler helsedata nesten like nøyaktig som medisinsk utstyr.
Smartklokkene er kroppsbårne multiinstrumenter med viktige sensorer som kan måle helse og aktivitet. De baserer seg først og fremst på pulsmålere og bevegelsesmålere i form av akselerometre og gyroskoper. I årene fremover kan vi imidlertid forvente enda flere og mer avanserte sensorer som kan overvåke kroppen vår og assistere oss i hverdagen.
I fjor ble det solgt 145.000 slike enheter her i landet – en vekst på over 21 prosent, ifølge omsetningstall fra Elektronikkbransjen.
Pulsmåling
Det er mange måter å måle hjertets frekvens på, men i bærbart utstyr er to metoder mest brukt.
Den ene er å måle pulsen med en sensor som plasseres i nærheten av hjertet med en rem rundt brystkassen. En sensor som sitter slik, kan lytte på de elektriske signalene som sinusknuten sender ut, og det er den mest nøyaktige pulsmålingen vi kan ha. Dette er også en form for EKG-måling som kan gi informasjon om det enkelte hjerteslag.
Den andre måten er den vi finner i alle slags treningsarmbånd og mange smartklokker. Den baserer seg på å belyse huden med kraftig LED-lys og bruke flere lyssensorer som kan se hvordan lyset reflekteres fra åremønsteret under huden. Når det kommer et pulsslag vil venene utvide seg litt, og indikere hjerteslaget.
Problemet med metoden er at sensoren er «forvist» til et lite egnet sted, nemlig håndleddet.
Håndleddet beveger seg kraftig når vi rører oss, og enda mer når vi trener. Det gjør det vanskelig å lese ut resultater fordi algoritmen må skille mellom bevegelse og puls. Heldigvis er algoritmene blitt ganske bra etter hvert, spesielt hos de som har lang erfaring med slik måling.
Mange enkle smartklokker og treningsarmbånd har ett LED-lys og to til fire sensorer. Men utviklingen går i retning av mer av alt. Polars nye toppmodell, Vantage, har fem grønne lysdioder, fire røde og fire lyssensorer som attpå til får støtte av fire elektroder som måler hudkontakten. Det gir bedre pulsdata, selv fra håndleddet, fordi elektrodene kan verifisere hudkontakten og eliminere de største problemene med bevegelse, som er en stor feilkilde ved slik pulsmåling.
Den andre viktige sensoren er den som måler nettopp bevegelse. Det er knøttliten brikke som i virkeligheten inneholder seks sensorer. Tre er akselerometre og tre er gyroskoper. De er bygget som mikromekaniske sensorer etset ut i silisium. Her benyttes teknologi som måler akselerasjon eller rotasjon som endringer i kapasitans i hver av X-, Y- og Z-aksene. Til sammen kan de særdeles nøyaktig måle alle slags bevegelser som brikken utsettes for.
Blodverdier
Det norske selskapet Predictor Medical har jobbet i flere år med å utvikle en kroppsbåren sensor som kan måle blodsukkernivået uten at man må stikke noe gjennom huden, slik diabetikere må i dag. Verdien av en slik måler som kan styre en insulinpumpe, er enorm og kan gi diabetikere et bedre liv. Den samme målemetoden kan også finne andre blodverdier, slik som melkesyre. Det vil være noe idrettsfolk vil være veldig interessert i, og de håper å ha en versjon av en slik sensor klar i år.
Melkesyremåleren til Predictor Medical vil være basert på den første utgaven av sensoren, men de er allerede i gang med en ny som skal måle blodsukker mye mer nøyaktig. Den første målte ti ulike 50 nm brede bølgelengder i det infrarøde området. Den nye måler 256 16 nm brede bølgelengder i området fra 900 til 1800 nm. Det gir et mye bedre grunnlag for multivariat databehandling som er viktig for å beregne blodsukkernivået presist. En slik sensor kan også måle andre blodkjemikalier slik som ureanivå, men også puls. Den kan også måle oksygenmetningen av blodet ved å se på fargen som varierer med mengden O2 og CO2.
Søvn og stress
Vi bruker omtrent en tredjedel av livet vårt på å sove. Da er det greit å vite om kvaliteten på søvnen er god nok. De fleste smartklokker og treningsarmbånd kan gjøre slike målinger, men langt fra med den nøyaktigheten profesjonelt måleutstyr får til. De bruker en lang rekke parametere fra hjernebølger (EEG) og pust til puls og bevegelse for å beregne søvn.
De billige dingsene vi har på håndleddet må klare seg med bevegelser og puls, men ut fra det beregner algoritmene søvn og søvnkvalitet. Ikke like bra som profesjonelt utstyr, men rimelig nøyaktig.
Mange av de armbaserte sensorene kan også måle hvor stresset du er. I det minste påstår de det. De tar utgangspunkt i pulsmåleren og ser på variasjonene i hjerteslagene for å indikere stressnivået. Slik måling brukes også til å fortelle hvor raskt man henter seg inn etter trening. Hvis variasjonen mellom hjerteslagene er lav, kan det være en indikasjon på hjerteproblemer eller diabetes. Tiden mellom hjerteslagene skal være kortere når man puster inn enn ut. Er den ikke det, kan det en indikasjon på sykdom. For å gjøre slike målinger nøyaktig nok til medisinsk bruk, må man ha pulsmåling fra brystet. Men det jobbes med å benytte data fra håndleddet.
Nye Apple Watch har en egen funksjon for EKG ved at den ser hjertets elektriske signalering. Den måler signalene fra elektroder som berører huden på undersiden av klokka, og frem til pekefingeren på den andre hånda når den berører en elektrode i krona på klokka. I motsetning til vanlig EKG, som måler med et stort antall elektroder festet på ulike steder på kroppen blir ikke dataene så gode, men man kan kompensere med mange målinger. Programvaren er foreløpig ikke godkjent i Norge.
Polars brystmåler har også en EKG-måling basert på fire sensorer i beltet som er nesten på høyde med medisinsk utstyr. Men resultatene vises ikke til brukeren. Du får bare se pulsen.
Andre funksjoner
Mange sportsklokker har fått GPS som kan logge den ruta man løper. Noen kommer også nå med eSIM om gjør at de kan fungere om en selvstendig mobiltelefon slik at man ikke trenger mobilen når man er på tur.
Enkelte smartklokker har også innebygget barometer. Man skulle tro at GPS-en var nok til å ta seg av høydedata, men et barometer er mer nøyaktig på håndleddet. Ulempen er selvfølgelig at lufttrykket varierer, slik at høydedata bare kan logges om man vet starthøyden. Men med utgangspunkt i en treningstur kan et barometer gi en nøyaktig høydeprofil.
Ser man framover er det et par trender som dukker opp på sensorsiden. Det ene er smarte klær og sko hvor ulike sensorer er en del av plagget. Utfordringen er at det skal være vaskbart, og at man trenger fleksible batterier eller en annen kraftgenerering. Uansett vil slike plagg bruke skjerm på håndledd eller mobil ved å overføre informasjon via Bluetooth.
En annen utvikling som kan komme er å implantere en sensor under huden på håndleddet. Her kan den få tilført nok kraft via induksjon fra armbåndet til å overføre data fra sensorer som kommer i kontakt med blod og lymfevæske. I fremtiden vil slike biosensorer måle konsentrasjon av hormoner og kjemikaler og de vil kunne si fra om de finner markører for kreft og andre sykdommer på et langt tidligere tidspunkt enn det som er vanlig i dag.
Ikke alene
Akkurat som smartmobilen ikke er så veldig smart om den ikke har nettforbindelse, så trenger også smartklokker og treningsarmbånd tjenester i nettskyen for å skape den informasjonen brukerne vil ha. Slik informasjon vil bli bedre etter hvert som det utvikles nye algoritmer.
Anonymisert informasjon fra veldig mange brukere vil sammen med maskinlæring forbedre programvaren og resultatene i målingene. Slike helsedata vil også bli verdifull for forskere som trenger tilgang til informasjon fra store befolkningsgrupper.