Surveillez votre consommation de liquides grâce à des gourdes intelligentes disponibles dans le commerce.

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L'hydratation est importante pour prévenir la déshydratation et réduire le risque de récidive de calculs rénaux. Ces dernières années, on a observé une tendance au développement d'outils de suivi de l'hydratation grâce à des produits « intelligents » tels que les biberons connectés. Plusieurs biberons connectés sont disponibles sur le marché, principalement destinés aux adultes soucieux de leur santé. À notre connaissance, ces biberons n'ont pas encore été validés dans la littérature scientifique. Cette étude compare les performances et les fonctionnalités de quatre biberons connectés disponibles dans le commerce : H2OPal, HidrateSpark Steel, HidrateSpark 3 et Thermos Smart Lid. Cent prises de boisson par biberon ont été enregistrées, analysées et comparées aux données de référence obtenues à l'aide de balances haute résolution. Le biberon H2OPal présente le pourcentage d'erreur moyen (PEM) le plus faible et parvient à compenser les erreurs sur plusieurs gorgées. Le biberon HidrateSpark 3 fournit les résultats les plus constants et fiables, avec le plus faible nombre d'erreurs par gorgée. Les valeurs de PEM des biberons HidrateSpark ont ​​été améliorées par régression linéaire, car leurs valeurs d'erreur individuelles étaient plus homogènes. Le biberon Thermos Smart Lid s'est avéré le moins précis, car son capteur ne couvrait pas toute la surface du biberon, ce qui a entraîné de nombreux enregistrements erronés. être perdu.
La déshydratation est un problème très grave car elle peut entraîner des complications graves, notamment la confusion, les chutes, l'hospitalisation et le décès. Un apport hydrique équilibré est important, en particulier chez les personnes âgées et celles souffrant de pathologies sous-jacentes affectant la régulation des fluides. Il est conseillé aux patients à risque de récidive de calculs rénaux de consommer de grandes quantités de liquides. Par conséquent, le suivi de l'apport hydrique est une méthode utile pour déterminer si celui-ci est adéquat^1,2. De nombreuses études ont tenté de décrire des systèmes ou des dispositifs permettant de suivre et de gérer l'apport hydrique. Malheureusement, la plupart de ces études n'ont pas abouti à un produit commercialisé. Les bouteilles disponibles sur le marché sont principalement destinées aux sportifs amateurs ou aux adultes soucieux de leur santé qui souhaitent s'hydrater. Dans cet article, nous avons cherché à déterminer si les bouteilles d'eau courantes disponibles dans le commerce constituent une solution viable pour les chercheurs et les patients. Nous avons comparé quatre bouteilles d'eau commerciales en termes de performance et de fonctionnalité : HidrateSpark 34, HidrateSpark Steel5, H2O Pal6 et Thermos Smart Lid7, comme illustré sur la figure 1. Ces bouteilles ont été choisies car… sont l'une des quatre seules bouteilles populaires qui sont (1) disponibles à l'achat au Canada et (2) dont les données sur le volume des gorgées sont accessibles via l'application mobile.
Images des bouteilles commerciales analysées : (a) HidrateSpark 34, (b) HidrateSpark Steel5, (c) H2OPal6, (d) Thermos Smart Lid7. Le cadre rouge en pointillés indique l'emplacement du capteur.
Parmi les bouteilles mentionnées ci-dessus, seules les versions précédentes d'HidrateSpark ont ​​été validées par la recherche⁸. Cette étude a démontré que la bouteille HidrateSpark était précise à 3 % près pour la mesure de l'apport hydrique total sur une période de 24 heures. HidrateSpark a également été utilisée dans des études cliniques pour surveiller l'apport hydrique chez les patients souffrant de calculs rénaux⁹. Depuis, HidrateSpark a développé de nouvelles bouteilles équipées de différents capteurs. H2OPal a été utilisée dans d'autres études pour suivre et favoriser l'apport hydrique, mais aucune étude spécifique n'a validé ses performances²,¹⁰. Pletcher et al. ont comparé les caractéristiques gériatriques et les informations disponibles en ligne pour plusieurs bouteilles commerciales, mais n'ont procédé à aucune validation de leur précision¹¹.
Les quatre bouteilles commerciales sont fournies avec une application propriétaire gratuite permettant d'afficher et d'enregistrer les données d'ingestion transmises par Bluetooth. Les modèles HidrateSpark 3 et Thermos Smart Lid sont équipés d'un capteur au centre de la bouteille, probablement un capteur capacitif, tandis que les modèles HidrateSpark Steel et H2Opal possèdent un capteur au fond, utilisant un capteur de charge ou de pression. L'emplacement du capteur est indiqué par le cadre rouge en pointillés sur la figure 1. Sur le modèle Thermos Smart Lid, le capteur ne peut pas atteindre le fond du récipient.
Chaque bouteille est testée en deux phases : (1) une phase d'aspiration contrôlée et (2) une phase d'utilisation libre. Dans les deux phases, les résultats enregistrés par la bouteille (obtenus via l'application mobile du produit, compatible avec Android 11) ont été comparés à une valeur de référence obtenue à l'aide d'une balance de cuisine électronique Starfrit 93756 (5 kg). Toutes les bouteilles ont été calibrées avant la collecte des données via l'application. Lors de la phase 1, des gorgées de 10 ml à 100 ml ont été mesurées de manière aléatoire, à raison de 5 mesures par gorgée, pour un total de 50 mesures par bouteille. Ces mesures ne correspondent pas à de véritables gorgées, mais permettent de mieux contrôler le volume de chaque gorgée. À ce stade, la bouteille est recalibrée si l'erreur de mesure est supérieure à 50 ml, et un nouvel appairage est effectué si l'application perd la connexion Bluetooth avec la bouteille. Lors de la phase d'utilisation libre, l'utilisateur boit librement de l'eau à la bouteille tout au long de la journée, en variant la quantité de gorgées. Cette phase comprend également… 50 gorgées réparties sur une période donnée, mais pas toutes consécutives. Par conséquent, chaque bouteille possède un ensemble de données comprenant un total de 100 mesures.
Pour déterminer l'apport hydrique total et garantir une hydratation quotidienne adéquate, il est plus important de disposer de mesures volumétriques précises tout au long de la journée (24 heures) plutôt que de mesurer chaque gorgée. Cependant, pour identifier rapidement les signes d'intervention, chaque gorgée doit présenter une faible marge d'erreur, comme dans l'étude de Conroy et al.². Si une gorgée n'est pas enregistrée ou est mal enregistrée, il est crucial que le flacon puisse compenser le volume lors de l'enregistrement suivant. Par conséquent, l'erreur (volume mesuré – volume réel) est ajustée manuellement. Par exemple, si le sujet a bu 10 ml et que le flacon a indiqué 0 ml, puis 20 ml et que le flacon a indiqué un total de 30 ml, l'erreur ajustée sera de 0 ml.
Le tableau 1 répertorie différentes mesures de performance pour chaque bouteille en considérant deux phases (100 gorgées). L'erreur moyenne en pourcentage (EMP) par gorgée, l'erreur absolue moyenne (EAM) par gorgée et l'EMP cumulée sont calculées comme suit :
où \({S}_{act}^{i}\) et \({S}_{est}^{i}\) représentent respectivement les apports réels et estimés de la \({i}_{th}\) gorgée, et \(n\) le nombre total de gorgées. \({C}_{act}^{k}\) et \({C}_{est}^{k}\) représentent l'apport cumulé des \(k\) dernières gorgées. L'erreur moyenne par gorgée (MPE) considère le pourcentage d'erreur pour chaque gorgée individuelle, tandis que l'erreur moyenne cumulative (MPE) considère le pourcentage d'erreur total au fil du temps. D'après les résultats du tableau 1, H2OPal présente le plus faible nombre d'enregistrements perdus, la plus faible MPE par gorgée et la plus faible MPE cumulative. L'erreur moyenne est préférable à l'erreur absolue moyenne (MAE) comme mesure de comparaison pour déterminer l'apport total au fil du temps, car elle illustre la capacité de la bouteille à compenser les erreurs de mesure au fil du temps lors de l'enregistrement des mesures suivantes. La MAE par gorgée est également incluse dans les applications où la précision de Chaque gorgée est importante car elle permet de calculer l'erreur absolue de chaque gorgée. L'erreur moyenne cumulative (MPE) mesure également la régularité des mesures tout au long de la phase et ne pénalise pas une gorgée isolée. On a également observé que 3 des 4 bouteilles sous-estimaient le volume ingéré par bouche, comme indiqué dans le tableau 1 (valeurs négatives).
Les coefficients de corrélation de Pearson (R²) pour toutes les bouteilles sont également présentés dans le tableau 1. La bouteille HidrateSpark 3 affiche le coefficient de corrélation le plus élevé. Bien que certaines données soient manquantes pour HidrateSpark 3, la plupart concernent des bouteilles à petit goulot ( Le diagramme de Bland-Altman (figure 2) confirme également que la bouteille HidrateSpark 3 présente la plus faible limite d'accord (LoA) parmi les trois autres. La LoA analyse la concordance entre les valeurs réelles et mesurées. De plus, la quasi-totalité des mesures se situe dans la plage de la LoA, ce qui confirme la fiabilité des résultats de cette bouteille, comme illustré sur la figure 2c. Cependant, la plupart des valeurs sont inférieures à zéro, ce qui signifie que la quantité de boisson est souvent sous-estimée. Il en va de même pour la bouteille HidrateSpark Steel (figure 2b), où la plupart des valeurs d'erreur sont négatives. Par conséquent, ces deux bouteilles présentent les erreurs moyennes de prédiction (MPE) et les erreurs moyennes de prédiction cumulées les plus élevées par rapport aux bouteilles H2Opal et Thermos Smart Lid, avec des erreurs réparties autour de zéro, comme illustré sur les figures 2a et 2d.
Diagrammes de Bland-Altman de (a) H2OPal, (b) HidrateSpark Steel, (c) HidrateSpark 3 et (d) Thermos Smart Lid. La ligne pointillée représente l'intervalle de confiance autour de la moyenne, calculé à partir de l'écart type du tableau 1.
Les bouteilles HidrateSpark Steel et H2OPal présentaient des écarts-types similaires, respectivement de 20,04 mL et 21,41 mL. Les figures 2a et 2b montrent également que les valeurs de HidrateSpark Steel fluctuent toujours autour de la moyenne, mais restent généralement dans la zone de tolérance (LoA), tandis que H2Opal présente davantage de valeurs en dehors de cette zone. L'écart-type maximal de la bouteille Thermos Smart Lid était de 35,42 mL, et plus de 10 % des mesures se situaient en dehors de la zone de tolérance (LoA) illustrée sur la figure 2d. Cette bouteille a affiché l'erreur moyenne par gorgée la plus faible et une erreur moyenne cumulative (MPE) relativement faible, malgré le plus grand nombre d'enregistrements manquants et l'écart-type le plus élevé. La bouteille Thermos SmartLid présente de nombreux enregistrements manquants car la tige du capteur ne descend pas jusqu'au fond du récipient, ce qui entraîne des enregistrements manquants lorsque le niveau de liquide est inférieur à la tige du capteur (environ 80 mL). Ceci devrait conduire à une sous-estimation de la quantité de liquide ingérée. Cependant, la bouteille Thermos était la seule à présenter une erreur moyenne de mesure (MPE) et une erreur moyenne par gorgée positives, ce qui implique qu'elle surestimait la quantité de liquide ingérée. Ainsi, si l'erreur moyenne par gorgée de la Thermos est si faible, c'est parce que la mesure est surestimée pour presque toutes les bouteilles. Lorsque ces surestimations sont moyennées, en tenant compte des nombreuses gorgées non enregistrées (ou « sous-estimées »), le résultat moyen est équilibré. En excluant les enregistrements manqués du calcul, l'erreur moyenne par gorgée est passée à +10,38 mL, confirmant une forte surestimation de chaque gorgée. Bien que cela puisse paraître positif, la bouteille est en réalité imprécise dans ses estimations de gorgées individuelles et peu fiable car elle ne détecte pas de nombreuses gorgées. De plus, comme le montre la figure 2d, le couvercle SmartLid de la Thermos semble augmenter l'erreur avec la taille des gorgées.
En résumé, H2OPal s'est avéré le plus précis pour estimer le nombre de gorgées au fil du temps et la méthode la plus fiable pour la plupart des enregistrements. Le couvercle intelligent Thermos était le moins précis et a manqué plus de gorgées que les autres bouteilles. La bouteille HidrateSpark 3 présentait des valeurs d'erreur plus constantes, mais sous-estimait la plupart des gorgées, ce qui a entraîné de mauvaises performances sur la durée.
Il s'avère que la bouteille peut présenter un léger décalage, compensable par un algorithme d'étalonnage. Ceci est particulièrement vrai pour la bouteille HidrateSpark, dont l'écart type est faible et qui sous-estime systématiquement la quantité d'une gorgée. Une méthode des moindres carrés (MC) a été appliquée aux données de la première étape, en excluant les enregistrements manquants, afin d'obtenir les valeurs de décalage et de gain. L'équation résultante a ensuite été utilisée pour calculer la quantité d'eau ingérée lors de la deuxième étape, afin de déterminer la valeur réelle et l'erreur d'étalonnage. Le tableau 2 montre que l'étalonnage a amélioré l'erreur moyenne par gorgée pour deux bouteilles HidrateSpark, mais pas pour les bouteilles H2OPal ni Thermos Smart Lid.
Durant la phase 1, où toutes les mesures sont effectuées, chaque bouteille est remplie plusieurs fois. L'erreur absolue moyenne (MAE) calculée peut donc être influencée par le niveau de remplissage. Pour le déterminer, chaque bouteille est classée en trois niveaux (élevé, moyen et faible) en fonction de son volume total. Pour les mesures de la phase 1, une analyse de variance à un facteur (ANOVA) a été réalisée afin de déterminer si les niveaux présentaient des différences significatives en termes d'erreur absolue. Pour les bouteilles HidrateSpark 3 et Steel, les erreurs des trois catégories ne sont pas significativement différentes. Une différence limite significative (p Des tests t bilatéraux ont été réalisés pour comparer les erreurs des étapes 1 et 2 pour chaque bouteille. Nous avons obtenu p > 0,05 pour toutes les bouteilles, ce qui signifie que les deux groupes ne présentaient pas de différence significative. Cependant, il a été observé que les deux bouteilles HidrateSpark ont ​​perdu un nombre beaucoup plus élevé d'enregistrements lors de l'étape 2. Pour H2OPal, le nombre d'enregistrements manqués était presque identique (2 contre 3), tandis que pour Thermos SmartLid, il y avait moins d'enregistrements manqués (6 contre 10). Étant donné que les performances des bouteilles HidrateSpark ont ​​toutes été améliorées après étalonnage, un test t a également été réalisé après étalonnage. Pour HidrateSpark 3, il existe une différence significative d'erreurs entre les étapes 1 et 2 (p = 0,046). Ceci est probablement dû au nombre plus élevé d'enregistrements manquants lors de l'étape 2 par rapport à l'étape 1.
Cette section fournit des informations sur la facilité d'utilisation de la bouteille et son application, ainsi que d'autres informations fonctionnelles. Bien que la précision de la bouteille soit importante, la facilité d'utilisation l'est tout autant lors du choix d'une bouteille.
Les gourdes HidrateSpark 3 et HidrateSpark Steel sont équipées de voyants LED qui rappellent à l'utilisateur de boire de l'eau s'il n'atteint pas ses objectifs de consommation, ou qui clignotent un certain nombre de fois par jour (paramétrable par l'utilisateur). Elles peuvent également être configurées pour clignoter à chaque gorgée. Les gourdes H2OPal et Thermos Smart Lid ne disposent d'aucun indicateur visuel pour rappeler à l'utilisateur de boire. Cependant, toutes les gourdes achetées avec ce produit envoient des notifications mobiles via l'application dédiée, invitant ainsi l'utilisateur à s'hydrater. Le nombre de notifications quotidiennes est personnalisable dans les applications HidrateSpark et H2OPal.
Les gourdes HidrateSpark 3 et Steel utilisent des tendances linéaires pour indiquer aux utilisateurs quand boire et leur suggèrent un objectif horaire à atteindre avant la fin de la journée. Les gourdes H2OPal et Thermos Smart Lid fournissent uniquement un objectif quotidien. Pour toutes les gourdes, si l'appareil n'est pas connecté à l'application via Bluetooth, les données sont stockées localement et synchronisées après l'appairage.
Aucune des quatre bouteilles n'est spécifiquement conçue pour l'hydratation des personnes âgées. De plus, les formules utilisées pour calculer les apports journaliers recommandés ne sont pas disponibles, ce qui rend difficile de déterminer si elles conviennent aux seniors. La plupart de ces bouteilles sont volumineuses et lourdes, et ne sont pas adaptées à leurs besoins. L'utilisation d'applications mobiles n'est peut-être pas non plus idéale pour les seniors, même si elle peut s'avérer utile aux chercheurs pour la collecte de données à distance.
Aucune bouteille ne permet de déterminer si le liquide a été consommé, jeté ou renversé. De plus, il est nécessaire de poser la bouteille sur une surface après chaque gorgée pour un enregistrement précis de la consommation. Par conséquent, des boissons peuvent être oubliées si la bouteille n'est pas posée, notamment lors du remplissage.
Une autre limitation est la nécessité de réappairer régulièrement l'appareil avec l'application pour synchroniser les données. La bouteille Thermos devait être réappairée à chaque ouverture de l'application, et la bouteille HidrateSpark avait souvent des difficultés à établir une connexion Bluetooth. La bouteille H2OPal est plus facile à réappairer avec l'application en cas de perte de connexion. Toutes les bouteilles sont calibrées avant le début des tests et doivent être recalibrées au moins une fois pendant le processus. La bouteille HidrateSpark et la bouteille H2OPal doivent être vidées puis remplies complètement pour être calibrées.
Toutes les bouteilles ne permettent pas le téléchargement ou la sauvegarde de données à long terme. De plus, aucune n'est accessible via l'API.
Les modèles HidrateSpark 3 et H2OPal utilisent des batteries lithium-ion remplaçables, tandis que les modèles HidrateSpark Steel et Thermos SmartLid utilisent des batteries rechargeables. Selon le fabricant, la batterie rechargeable offre jusqu'à deux semaines d'autonomie après une charge complète. Cependant, il est nécessaire de la recharger presque chaque semaine en cas d'utilisation intensive du Thermos SmartLid. Cela représente un inconvénient, car beaucoup de personnes oublient de recharger régulièrement leur bouteille.
Plusieurs facteurs peuvent influencer le choix d'une bouteille intelligente, notamment pour les personnes âgées. Le poids et le volume de la bouteille sont des critères importants, car elle doit être facile à utiliser pour les seniors fragiles. Comme mentionné précédemment, ces bouteilles ne sont pas spécifiquement conçues pour les seniors. Le prix et la quantité de liquide par bouteille sont également des facteurs à prendre en compte. Le tableau 3 présente la hauteur, le poids, le volume et le prix de chaque bouteille. La Thermos Smart Lid est la moins chère et la plus légère, car elle est entièrement fabriquée en plastique léger. Elle offre également la plus grande contenance parmi les trois bouteilles testées. À l'inverse, la H2OPal était la plus haute, la plus lourde et la plus chère des bouteilles étudiées.
Les bouteilles connectées disponibles dans le commerce sont utiles aux chercheurs car elles évitent de prototyper de nouveaux appareils. Bien que de nombreuses bouteilles connectées soient disponibles, le problème le plus fréquent est que les utilisateurs n'ont pas accès aux données ou aux signaux bruts, et que seules certaines données sont affichées dans l'application mobile. Il est nécessaire de développer une bouteille connectée largement utilisée, offrant une grande précision et des données entièrement accessibles, notamment une bouteille adaptée aux personnes âgées. Parmi les quatre bouteilles testées, la H2OPal présentait, dès sa sortie d'usine, les erreurs moyennes de mesure (MPE) par gorgée, les MPE cumulées et le nombre d'enregistrements manqués les plus faibles. La HidrateSpark 3 offre la meilleure linéarité, le plus petit écart type et la plus faible erreur absolue moyenne (MAE). Les HidrateSpark Steel et HidrateSpark 3 peuvent être facilement calibrées manuellement pour réduire l'erreur moyenne par gorgée à l'aide de la méthode des moindres carrés (LS). Pour des enregistrements de gorgées plus précis, la HidrateSpark 3 est la bouteille de choix, tandis que pour des mesures plus cohérentes dans le temps, la H2OPal est préférable. La Thermos SmartLid a présenté les performances les moins fiables, le plus grand nombre de gorgées manquées et une surestimation des gorgées individuelles.
Cette étude présente certaines limites. Dans la pratique, de nombreux utilisateurs boiront dans d'autres récipients, notamment des liquides chauds, des boissons achetées dans le commerce et de l'alcool. Les travaux futurs devront évaluer l'influence de la forme de chaque bouteille sur les erreurs afin d'orienter la conception de bouteilles d'eau intelligentes.
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Ce travail a été soutenu par une subvention de la Fondation des Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC) (FDN-148450). Le Dr Fernie a reçu le financement en tant que titulaire de la chaire Creaghan de prévention familiale et de technologie médicale.
Institut Kite, Institut de réadaptation de Toronto – Réseau universitaire de santé, Toronto, Canada
Conceptualisation – RC ; Méthodologie – RC, AR ; Rédaction – Préparation du manuscrit – RC, AR ; Rédaction – Révision et correction – GF, AR ; Supervision – AR, GF. Tous les auteurs ont lu et approuvé la version publiée du manuscrit.
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Cohen, R., Fernie, G. et Roshan Fekr, A. « Surveillance de la consommation de liquides dans des bouteilles d’eau intelligentes disponibles dans le commerce ». Science Rep 12, 4402 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-08335-5
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