Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

בקשה להתאמה עם התקנים לבישים לניטור מצב הבריאות האישי

Published: February 3, 2022 doi: 10.3791/63169
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 1, 1, 2,3, 1
1Department of Horticulture and Landscape Architecture, National Taiwan University, 2Department of Landscape Architecture, University of Illinois, Champaign, 3Smart, Healthy Community Initiative, Office of the Provost, University of Illinois, Champaign

Summary

הפרוטוקול הנוכחי מציג אפליקציה לא מסחרית שפותחה על ידי עצמה לאיסוף נתונים בזמן אמת באתר, כולל סולמות פסיכולוגיים, מיקום GPS, קצב לב ורמת ריווי חמצן בדם, כמו גם נהלי ההפעלה של היישום. מחקר אמפירי שנערך בטייוואן בשנת 2020 שימש כדוגמה ליישום.

Abstract

הפרוטוקול הנוכחי נועד להציג את שילוב הטכנולוגיה, ולספק תיאור מפורט של אימוץ אפליקציית HealthCloud, שפותחה על ידי המעבדה לנוף בריא ואנשים בריאים, האוניברסיטה הלאומית של טייוואן (HLHP-NTU), בסמארטפונים ובשעונים חכמים כדי לאסוף נתונים על תגובות פסיכולוגיות ופיזיולוגיות בזמן אמת של משתמשים ומידע סביבתי. שיטת מחקר גמישה ומשולבת הוצעה מכיוון שקשה למדוד היבטים רב-ממדיים של נתונים אישיים במחקרים באתר במחקרי נוף ופנאי בחוץ. מחקר באתר שנערך בשנת 2020 בקמפוס האוניברסיטה הלאומית של טייוואן שימש כדוגמה ליישום. נעשה שימוש במערך נתונים של 385 משתתפים לאחר שלא כללו דגימות לא חוקיות. במהלך הניסוי, המשתתפים התבקשו להסתובב בקמפוס במשך 30 דקות כאשר נמדדו הדופק שלהם ופריטים בקנה מידה פסיכולוגי, יחד עם מספר מדדים סביבתיים. עבודה זו נועדה לספק פתרון אפשרי שיסייע למחקרים באתר לעקוב אחר תגובות אנושיות בזמן אמת התואמות את גורמי הסביבה. בשל הגמישות של האפליקציה, השימוש בה במכשירים לבישים מראה פוטנציאל מצוין למחקרים רב-תחומיים.

Introduction

איסוף נתונים בזמן אמת
בחיי היומיום, אנשים נהנים מהסביבה הפיזית במובנים רבים. לדוגמה, תוצאות חיוביות, כגון פסיכולוגי1 ושיקום קצב הלב2 נמצאו באופן נרחב. בנוסף,נדונו הקשרים בין גורמי סביבה, כגון טמפרטורה ולחות, לבין בריאות הנפש 3,4. מחקרים בחנו גם את הקשרים בין תגובות פיזיולוגיות ופסיכולוגיות, כגון דופק ולחץ 5,6,7,8. מגוון רחב של עדויות ליתרונות פסיכולוגיים ופיזיולוגיים מחשיפה לטבע נמצאו במחקרי מעבדה מבוקרים היטב 9,10, שאולי לא ייצגו את הגורמים המשפיעים המגוונים בתחום. לכן, כדי למדוד את הקשרים בין תגובות אנושיות בזמן אמת, מחקרים באתר נחשבים טובים יותר כדי לשקף את חוויית התרחיש בחיים האמיתיים ואת התגובות לסביבות מאשר סימולציות מעבדה11. יתר על כן, תגובות אנושיות לסביבות עשויות להיות תלויות בהקשר12. בהתחשב בחשיבות של הבנת הקשר בין הבריאות הפסיכולוגית והפיזיולוגית של אנשים לבין איכות הסביבה, יש צורך דחוף במדידת מעקב עצמי בזמן אמת שיכולה לאסוף מדדי מידע שונים.

הערכות רגעיות אקולוגיות (EMAs) או שיטות דגימת ניסיון (ESMs) עשויות לייצג פתרונות למחקרים באתר13,14. EMAs ו-ESMs שואפים להעריך את התגובות הרגעיות של בני אדם באתר בתרחישים מהחיים האמיתיים15. על ידי אימוץ טכניקות מעקב עצמי, ניתן למדוד את התגובות, התגובות והחוויות באתר14. המשתתפים מקבלים הודעה באמצעות אותות, כגון טקסטים או התראות, כדי ליישם הערכות במה שמכונה תוכניות דגימה מותנות אות15. המונח "EMA" משמש בעיקר במחקרים הקשורים לבריאות13, בעוד "ESM" נוטה לשמש במחקרי פנאי ובילוי בחוץ16. עם זאת, המונחים שימשו מדי פעם לסירוגין12.

האפשרות ליישם EMAs במחקרים סביבתיים נדונה על ידי Beute et al.12, שהצביעו על כך שהם יאפשרו לטפל במגוון גדול יותר של סביבות מאשר רק "טבעי" או "עירוני". לדוגמה, על ידי אימוץ מדידה אמבולטורית (כגון באמצעות מעקב אחר מיקום GPS), ניתן להתאים תגובות פיזיולוגיות במהלך הליכה עם מערכי נתוני מיקום בזמן אמת, ולספק רזולוציה מרחבית עשירה יותר של סוגי סביבה ומאפיינים סביבתיים7. בנוסף, איסוף הנתונים בזמן אמת המותר על ידי EMAs מבטיח תוקף אקולוגי גבוה, ומספק נקודת מבט משלימה ממחקרי מעבדה.

יותר ויותר מחקרים אמפיריים באתר אימצו מכשירים לבישים וסמארטפונים לניטור מצב הבריאות האישי בחיי היומיום ומטרות מחקר17,18,19,20. אימוץ שני המכשירים הללו עשוי לספק יתרונות רבים יותר מאשר שימוש בסמארטפון12 בלבד. ראשית, זמן הגישה באמצעות שעונים חכמים היה קצר יותר מזה של שימוש בטלפונים21, מה שעלול לגרום לנטל הפרעה מופחת. שנית, שעונים מספקים קרבת גוף גדולה יותר מאשר טלפונים חכמים22, וטלפונים יכולים לשמש כמסדי נתונים רגעיים לשמירה והעלאה של נתונים. שלישית, שעונים חכמים מציעים כיום חיישנים מרובים לפרמטרים שונים, כגון השתנות דופק, אלקטרוקרדיוגרמות (א.ק.ג.) ולחץ דם 23,24,25,26,27. הפרט וההיבטים הכוללים של התגובות האנושיות יכולים להסיק פעילויות מסוימות12. לבסוף, הסמארטפונים בדרך כלל נישאים בכיס למחקרים מבוססי סמארטפונים, וכשמדובר בשאלונים, יש לבצע עבודה נוספת בהשוואה למקרה באמצעות שעונים חכמים.

עם זאת, מעטים המחקרים שבחנו את הקשרים בין תוצאות פסיכולוגיות ופיזיולוגיות לבין מידע סביבתי. לכן, מחקר זה מציג אימוץ של אפליקציה לא מסחרית שפותחה על ידי עצמה, HealthCloud, במכשירים לבישים, כגון שעונים חכמים וסמארטפונים, כדי לאסוף מידע פסיכולוגי, פיזיולוגי וסביבתי בזמן אמת.

האפליקציה והמכשירים הלבישים שפותחו בעצמם
האפליקציה לשימוש במכשירים לבישים פותחה על ידי המעבדה לנוף בריא ואנשים בריאים, האוניברסיטה הלאומית של טייוואן (HLHP-NTU), כדי לספק דרכים נגישות וגמישות יותר לעקוב אחר תגובות אנושיות ונתונים סביבתיים, ולאפשר לחוקרים לנתח עוד יותר את הקשרים בין בריאות האדם למידע סביבתי (איור 1).

האפליקציה, המבוססת על iOS, מספקת משימות מרובות ופונקציות איסוף נתונים פסיביות. האפליקציה אוספת נתונים בדיווח עצמי על השעון החכם, כגון פריטים בקנה מידה פסיכולוגי הנמדדים באמצעות שאלות Pop Quiz שבהן משתמשים יכולים לדרג את תשובותיהם מכוכב אחד עד חמישה כוכבים להערכה מהירה וקלה. סוג זה של התערבות בשאלה עשוי להיחשב כסוג של מיקרו-אינטראקציה-EMA (μEMA)-שיטת איסוף נתונים באתרה הדורשת פחות תשומת לב ובעלת שיעור תגובה גבוה יותר מאשר שעון חכם-EMA28. ניתן למדוד נתוני תגובה פיזיולוגיים המנוטרים על-ידי חיישנים, כולל קצב הלב, השתנות הדופק ורמת ריווי החמצן בדם, באמצעות הפונקציות של ה-iOS. הדופק נמדד באמצעות חיישן הלב האופטי של השעון החכם באמצעות טכניקה הנקראת פוטופלתיסמוגרפיה29. האפליקציה מזהה את כמות זרימת הדם באמצעות נורות LED ירוקות עם פוטודיודות רגישות לאור, וגם פעימות הלב לדקה מחושבות. ניתן לזהות את השתנות הדופק (HRV) ואת ריכוז החמצן בדם (SpO2) באמצעות אפליקציות. עבור הטלפון החכם, המשימות, כגון מבחן סטרופ (איור 2B) ומטלת לכידת התמונה (איור 2C), ומטלת צליל הסביבה (איור 2D), נתוני תנאי הסביבה, כולל לחות יחסית, מזג אוויר וגובה, נאספים באופן פסיבי מכמה ממשקי תכנות יישומים.

Figure 1
איור 1: סקירה כללית של האפליקציה. הפונקציות של האפליקציה בשעון החכם, בסמארטפון ובמסד הנתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 2
איור 2: משימות האפליקציה. דוגמאות למשימות שניתן להשתמש בהן באפליקציה: משמאל לימין, יש (א) את השאלה המוקפצת. (B) מבחן Stroop. (C) משימת לכידת התמונה. (D) משימת סאונד הסביבה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

כל הנתונים יועלו לאתר backend (גישה לחוקרים שיתופיים, ראו טבלת חומרים). אתר האינטרנט מספק מספר פונקציות עיקריות: תצוגת מפה המציגה את המיקומים והדופק הנוכחיים של המשתמשים (איור 3), גליון נתונים לגלישה ולחילוץ נתונים (איור 4), ותצורות של משימות לשינוי התדירות, העדיפות והתוכן של המשימות (איור 5). עם גמישות כה רבה ומגוון רחב של מדידות, חוקרים יכולים לבחור בקלות את פונקציות המשימה שצוינו בעבר בהתאם למטרות המחקר. בנוסף, האפליקציה יכולה להועיל הן למשתמשים והן לחוקרים. האפליקציה מספקת את דוחות הבריאות שלהם ואת מסלולי מיקום ה-GPS (איור 6) בהתאם לשאלות שהם ענו עליהן ולמסלולים שבחרו. כך, הם יכולים לקבל מושג מהיר על מצבם הבריאותי ביום ולהמשיך לעקוב אחר נתוני הבריאות שלהם.

Figure 3
איור 3: המפה המוצגת במסד הנתונים של האפליקציה. תצוגת המפה של מסד הנתונים של האפליקציה מספקת מידע עדכני, כולל מיקומים ודופק, לחוקרים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 4
איור 4: גליון נתונים במסד הנתונים של היישום. דוח הנתונים של מפת התצוגה במסד הנתונים של היישום, שבו ניתן לייצא נתונים על-ידי סינון מזהה השעה, השדה או הבודק. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 5
איור 5: תצורת המשימה במסד הנתונים של היישום. ניתן לשנות את סדרי העדיפויות של המשימות, מרווחי הזמן, השפה והתוכן של השאלונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 6
איור 6: דוח התקינות של משתמשי האפליקציה. לאחר השימוש ביישום, המשתמש יכול לקבל קבוצה של תוצאות בודדות שנוצרו באופן אוטומטי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

מחקר מייצג
כדי להציג את השילוב של ממדים מגוונים של איסוף נתונים באמצעות האפליקציה בסמארטפונים ובשעונים חכמים, נערך מחקר in situ בשנת 2020 בקמפוס האוניברסיטה הלאומית של טייוואן בעיר טאיפיי, טייוואן. המשתתפים במחקר גויסו בדף המעריצים של המדיה החברתית של האוניברסיטה הלאומית של טייוואן באמצעות טופס מקוון שבוע לפני הניסוי. הטופס כלל את מטרת המחקר, התהליך, המיקום, תנאי ההשתתפות, דיאגרמה סכמטית של מכשיר המחקר שיש ללבוש, ומרחב לקוראים לציין את נכונותם להשתתף ואת הזמן שבו הם יכולים לעשות זאת. לאחר השלמתו, המשתתפים קיבלו הודעה על הזמן והמיקום המדויקים של הניסוי שלהם בדוא"ל יומיים לפני לוח הזמנים. מאחר שהמחקר בוחן שינויים פסיכולוגיים, פיזיולוגיה, פעילות גופנית (הליכה) ותפיסת קול וצבע, המשתתפים עמדו בתנאים הבאים: (1) בין הגילאים 20-36, (2) בריאות גופנית ונפשית טובה, (3) לא להיות בשימוש קבוע של תרופות המשפיעות על מערכת העצבים המרכזית, (4) לא להיות בהריון או להניק, (5) אין היסטוריה של מחלות לב וכלי דם, (6) יכול ללכת יותר מ -30 דקות ברגל, (7) להיות מסוגל לזהות צבע.

ביום הניסוי סופקו למשתתפים סט אחד של סמארטפונים ושעונים חכמים, ומפת מסלולים. החוקרים הציגו הסבר אחיד למשתתפים על מטרת המחקר, על תהליך המחקר, על המכשירים הלבישים ועל הנושאים הדורשים תשומת לב בתהליך המחקר. במהלך ההליכה, תגובות פסיכולוגיות הוערכו באמצעות מטלת חידון פופ כל 5 דקות, ותגובות פיזיולוגיות, כגון דופק, נמדדו בכל דקה על ידי חיישנים בשעון החכם. לאחר הניסוי, המשתתפים קיבלו פיצוי באמצעות כרטיס מתנה שווה ערך ל-200 NTD (~7 דולר).

לצורך המדידה הפסיכולוגית, מחקר זה בחן העדפות נוף ושני היבטים של הסולם המשקם הנתפס גרסה קצרה30, כלומר, "להיות רחוק" ו "קסם". היבטים אלה נמדדו על ידי בקשת המשתתפים לדרג את ההצהרות "זהו מקום שנמצא הרחק מהדרישות היומיומיות ושבו אוכל להירגע ולחשוב על מה שמעניין אותי." ו"המקום הזה מרתק; הוא גדול מספיק כדי שאוכל לגלות דברים ולהיות סקרן לגביהם." בסולם לייקרט בן חמש נקודות מ-(1) "מאוד לא מסכים" ל-(5) "מסכים מאוד" למדוד תפיסות אינדיבידואליות של הגורמים המשקמים של הסביבה בהתבסס על תיאוריית שיקום הקשב31. העדפת הנוף הוערכה באמצעות סולם לייקרט בן חמש נקודות עם השאלה היחידה: "עד כמה אתה אוהב את ההגדרה, מכל סיבה שהיא?" מ-(1) "מעט מאוד" עד (5) "מאוד". השאלון נשלח באמצעות מטלת "חידון הפופ" עם מרווח זמן של 5 דקות, כלומר המשתתפים קיבלו את השאלון כל 5 דקות.

לצורך מדידה פיזיולוגית, נעשה שימוש בדופק (HR) בזמן הליכה כדי לייצג את התוצאות הפיזיולוגיות של המשתתפים במרווח זמן של דקה אחת. מידע סביבתי, כולל נתוני GPS (קווי אורך ורוחב), טמפרטורה, לחות יחסית, מהירות רוח ומידת הרוח, נאספו באמצעות הטלפון החכם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הפרוטוקול כולו תואם את הנחיות ועדת האתיקה של אוניברסיטת טייוואן הלאומית לביצוע ניסויים הקשורים לבני אדם. במהלך גיוס המשתתפים עודכנו המועמדים על הוראותיהם וזכויותיהם ועל סיכוני הניסוי הן בדיבור והן בכתב, ונאספו טפסי ההסכמה החתומים. ניתן להתקין את האפליקציה בסמארטפונים ובשעונים חכמים (ראו טבלת חומרים).

1. הכנת הניסוי הפסיכולוגי והפיזיולוגי

  1. קבל את המידע של אתרי הניסוי לתזמון הפעילות.
  2. תכנון נהלי ניסוי בהתאם לאתר בו מיושם הפרוטוקול.
  3. קבלת אישור אתי.
  4. הכינו מבוא לניסוי לגיוס משתתפים והוראות נהלים.
    הערה: ההוראות כוללות משימות שהמשתתפים יבצעו וכן עשה ואל תעשה במהלך הניסוי.
  5. צור שם שדה חדש באתר האינטרנט העורפי של אפליקציית HealthCloud כדי להחתים את הנתונים הממוקדים.
    1. היכנס לאתר האינטרנט של הקצה האחורי.
      הערה: הגישה לאתר מוגבלת כעת לחוקרים שיתופי פעולה.
    2. הוסף שם שדה חדש בשדה Set ב'ניהול ניהול' במסד הנתונים של היישום כדי לסמן את הנתונים שנאספו במהלך הניסוי (איור 7).
      הערה: ניתן לזהות ולחלץ בקלות את נתוני היעד בגליון הנתונים (איור 5).
  6. יבא את פריטי השאלון לתצורה.
    1. היכנס לאתר האינטרנט של הקצה האחורי.
    2. בניהול ניהול > תצורה, לחץ על הלחצן בחר קובץ כדי להעלות שאלונים בתבנית הנתונה (טבלה 1).
      הערה: בטבלה 1, העמודה הראשונה היא המקום שבו יש למלא את השאלות באנגלית; השני הוא עבור הגרסה הסינית, ואת העמודה השלישית היא המקום שבו מחוון השאלה ניתן למלא. השאלה אם המשתמש מקבל את השאלה באנגלית או בסינית תלויה בשפת הטלפון החכם. במחקר הנוכחי, שפת המערכת כולה הוגדרה לסינית; לכן, השאלות היו בסינית.
  7. הגדר את מרווח הזמן עבור שאלות חידון הפופ (השאלונים).
    1. היכנס לאתר האינטרנט של הקצה האחורי.
    2. ב'ניהול ניהול' > 'קביעת תצורה', הגדר את מרווח הזמן על-ידי בחירת מספר הדקות ב'תקופה של חידון פופ' (איור 5).
      הערה: במחקר הנוכחי, מרווח הזמן לחזרות על מטלת חידון הפופ היה 5 דקות, אך ניתן היה להגדיר אותו בכל מקום בין דקה אחת ל-72 שעות.

2. גיוס משתתפים

  1. גייסו משתתפים באמצעות הוראות היכרות.
    הערה: המשתתפים גויסו באמצעות סקר מקוון במחקר הנוכחי. המשתתפים קיבלו טלפון חכם ושעון חכם (ראו טבלת חומרים), ללא קשר לשאלה אם היו להם מכשירים משלהם.
  2. אל תכלול משתתפים שאינם בני 20-36 שנים, בהריון או מניקה, עיוורי צבעים, ויש להם מחלות הקשורות לריח.
  3. להציג את התוכן המלא של הניסוי, כולל מטרת החקירה, שיטות והליכי המחקר הניסוייים, דרישות הניסוי, הסיכונים הפוטנציאליים של הניסוי, היתרונות למשתתפים וזכויות המשתתפים.
  4. קבל הסכמה בכתב מהמשתתפים.

3. הכנת מכשירים לבישים והאפליקציה

  1. הורידו את אפליקציית HealthCloud ב-App Store.
  2. ודא שהכלים שהוזכרו מוכנים לשימוש, שיש להם חיי סוללה טובים, פונקציונליות GPS ואותות אינטרנט יציבים באתר.
  3. בדוק את נהלי ההפעלה של האפליקציה כדי לבדוק את פונקציית הדופק.
    1. היכנס לאפליקציה בטלפון על-ידי יצירת חשבון (איור 8A).
    2. ודא שכל המידע בזמן אמת, כולל דופק, מיקום (קווי אורך ורוחב), גובה, מזג אוויר, המרחק שהמשתמש עבר מאז שהתחיל ומשך הזמן מאז שהאפליקציה התחילה, נאספים בהצלחה בדף הראשי של האפליקציה בסמארטפון (איור 8B).
    3. על-ידי לחיצה על Set Measurements בעמוד ההגדרות, בחר את שם השדה שנוצר מראש ותן שם למשתתפים בהתאם ל"מבחן מס' שלהם". (איור 8C).
  4. לאחר הגדרת המכשירים, הנחה בעל פה את הנבדקים עם הניסוח הבא כיצד להשתמש הן בשעון החכם והן בסמארטפון להערכה נכונה.
    1. לחצו על ' התחל' בשעון החכם כדי להתחיל לאסוף מידע פיזיולוגי וסביבתי (איור 8D).
      הערה: השעון יודיע על כך למשימות על ידי רטט חמש פעמים במהלך ההליכה.
    2. לאחר קבלת המשימות, פעל בהתאם להוראות המופיעות על גבי השעון.
    3. כדי להתחיל לבצע את המשימה, לחץ על OK! ופעל בהתאם להוראות המוצגות על מסך השעון.
      1. עבור משימת חידון הפופ, דרג הצהרות מ-1-5 כוכבים כדי לענות על פריטי הסולם הפסיכולוגי ולחץ על שלח כדי לסיים את המדידה.
      2. למשימות "צילום תמונות", "מבחן סטרופ" ו"קול", פתחו את האפליקציה HealthCloud בטלפון ופעלו לפי ההוראות.
      3. עבור משימת HRV, פתח את האפליקציה 'נשימה ' והפעל אותה על-ידי לחיצה על התחל. נתוני HRV יועלו.
      4. עבור משימת SpO2, פתח את האפליקציה 'חמצן בדם' בשעון והתחל למדוד על ידי לחיצה על התחל. התוצאה תועלה.
        הערה: לפני ההליכה, הזכירו למשתתפים את ההוראה הבאה: במהלך ההליכה תקבלו שאלות בנוגע לפריטי הסולם הפסיכולוגי בסדר אקראי, עם מרווח זמן מוגדר. נא לא לשנות הגדרות בטלפון או בשעון במהלך ההליכה. אם מתרחשת שגיאה כלשהי, הודע על כך למדריכים באופן מיידי.

4. איסוף נתונים

  1. בקש את תעודות הזהות האישיות של המשתתף להפקדה בתמורה לשעונים חכמים וסמארטפונים.
  2. הזכירו מילולית למשתתפים להירגע וליהנות מההליכה בניסוח הבא: "במהלך הניסוי, אנא הירגעו ותיהנו מכל ההליכה; ללכת כאילו לא היית בניסוי".
  3. לאחר ההליכה, אספו את המכשירים ולחצו על Quit and Calc כדי לסיים את הניסוי.
  4. ספק למשתתפים כרטיס מתנה שווה ערך ל-200 NTD.

5. ניתוח נתונים

  1. אחזור נתונים מאתר האינטרנט העורפי של האפליקציה.
    1. היכנס לאתר האינטרנט של הקצה האחורי. חלץ נתוני מחקר מגליון הנתונים על-ידי סינון מזהה הזמן, השדה והבודק.
    2. לחץ על Export CSV כדי להוריד את ערכת הנתונים (איור 4).
  2. בצע ניתוח סטטיסטי תיאורי באמצעות תוכנה סטטיסטית (ראה טבלת חומרים).

שאלה (אנגלית) שאלה (סינית) אינדיקטור
זה מקום שמתרחק מהדרישות היומיומיות ושבו אוכל להירגע ולחשוב מה מעניין אותי. Equation 6
Equation 7		 התרחקות
המקום הזה מרתק; הוא גדול מספיק כדי שאוכל לגלות ולהיות סקרן לגבי דברים. Equation 8
Equation 9		 משיכה
עד כמה אתה אוהב את התפאורה, מכל סיבה שהיא? Equation 3 העדפה

טבלה 1: הפורמט של שאלות חידון הפופ. פריטי הסולם הפסיכולוגי שאומצו במחקר זה שימשו כדוגמה להצגת הפורמט של שאלות חידון הפופ.

Figure 7
איור 7: הגדרת "שם שדה". באתר העורפי, יש צורך בהקלדת שם השדה החדש בשחור ולאחר מכן לחץ על הוסף כדי לסמן את נתוני היעד. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 8
איור 8: נהלי ההפעלה של האפליקציה. משתמשים מתחברים. (א) ממשק הכניסה של האפליקציה בשעון החכם; האפליקציה בשעון החכם מופעלת ב-(B). (C) הדף הראשי של האפליקציה, שבו הוצגו הנתונים בזמן אמת. (D) המדידה נקבעה לשינוי "שם השדה" ו"מס' בדיקה". אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

המדגם המקורי כלל 423 אנשים, מתוכם 18 נאלצו להיות מוחרגים בגלל איכות נתונים ירודה עקב חוסר יציבות של גרסת הבטא של האפליקציה ועוד 20 לא הצליחו להשלים את כל שאלות חידון הפופ. זה הוביל לקצב דגימה אפקטיבי של 0.91. מערך נתונים של 385 סטודנטים (213 נשים, 172 גברים) מהאוניברסיטה הלאומית של טייוואן גויסו. המשתתפים היו בין 20-36 שנים (M = 23.38, SD = 2.268). לגבי המצבים הפסיכולוגיים שלהם, נאספו 514 דירוגים של העדפה (PREF, M = 3.74, SD = 1.033), 548 דירוגים של להיות רחוק (AWAY, M = 3.51, SD = 1.101), ו 523 דירוגים של קסם (FSCN, M = 3.30, SD = 1.135) נאספו. עבור התגובות הפיזיולוגיות (כלומר, קצב לב, HR), נאספו 14,253 נקודות נתונים (יחידה = פעימות לשנייה, M = 107.83, SD = 15.002). בנוגע למידע סביבתי, 14,253 נקודות נתונים הקשורות לקו רוחב GPS (LAT, M = 25.018, SD = 0.002) וקו אורך (LONG, M = 121.539, SD = 121.533), 14,253 הקשורים לטמפרטורה (TEMP; יחידה = מעלות צלזיוס, M = 33.87, SD = 1.517), 14,253 הקשורים ללחות יחסית (RH; יחידה = אחוזים, M = 63.25, SD = 6.603), 14,253 הקשורים למהירות הרוח (WS; יחידה = מטר לשנייה, M = 3.58, SD = 1.788), ו 12,232 הקשורים לדרגת הרוח (WD, M = 232.26, SD = 82.952) נאספו (טבלה 2). עם נתונים אלה, משתנים מממדים שונים ניתן לנתח סטטיסטית כדי לאמת קשרים בתורו.

מידות פריטים N התכוון SD דקות .MAX
תגובות פסיכולוגיות PREF 514 3.74 1.033 1 5
משם 548 3.51 1.101 1 5
FASCN 523 3.3 1.135 1 5
תגובות פיזיולוגיות משאבי אנוש 14,253 107.83 15.022 65 190
מידע סביבתי ת"א 14,253 25.018 0.002 25.012 25.024
ארוך 14,253 121.539 0.002 121.533 121.544
טמפ' 14,253 33.87 1.517 28.73 28.79
ר.ה. 14,253 63.25 6.603 50 89
ו.ס. 14,253 3.58 1.788 0.5 7.7
נַנָּס לָבָן 12,232 232.26 82.952 40 360

טבלה 2: סטטיסטיקה תיאורית של הנתונים הפסיכולוגיים, הפיזיולוגיים והסביבתיים. 1. PREF = העדפה; 2. AWAY = להיות רחוק; 3. FASCN = קסם; 4. LAT = קו רוחב של מיקום GPS; 5. LONG = קו אורך של מיקום GPS; 6. HR = דופק; 7. TEMP = טמפרטורה; 8. RH = לחות יחסית; 9. WS = מהירות הרוח; 10. WD = כיוון הרוח.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מטרות המחקר וממצאים משמעותיים
מכשירים לבישים, כגון טלפונים חכמים ושעונים חכמים, היו בשימוש נרחב כדי לחקור אינדיקטורים פיזיולוגיים או תסמונות 32,33,34, מצבים פסיכולוגיים22,35; מידע סביבתי, או התנהגויות18,36. רוב היישומים של מכשירים חכמים התמקדו בהיבט אחד של מידע אישי. למיטב ידיעתנו, העבודה הנוכחית היא אחת הבודדות המספקת הערכה משולבת וגמישה של נתונים פסיכולוגיים, פיזיולוגיים וסביבתיים. יתר על כן, בניגוד למחקרים שהשתמשו רק בסמארטפונים ככלי מחקר35,37, פרוטוקול זה ניצל את השעון החכם כדי לספק שאלונים ניידים להערכת המצב הפסיכולוגי הנוכחי ולמדוד מקרוב נתונים פיזיולוגיים. מצד שני, טלפונים חכמים שימשו לאחסון, עיבוד והעברה של נתונים.

שלבים מכריעים בפרוטוקול
כדי לעקוב אחר הפרוטוקול, חיוני לשקול את הפעילות ואת לוח הזמנים של הפעילויות המיועדות להיכלל. תוכן הפעילות עשוי להשפיע על דיוק החיישנים בשעון החכם. במהלך הליכה, למשל, שימוש בשעונים חכמים לאיסוף דופק הראה תוקף רב; עם זאת, התוקף פחת ככל שהעוצמה עלתה38. שנית, ההוראות המפורטות עבור המכשירים הלבישים והאפליקציה עשויות לסייע בהשגת תוצאות סטנדרטיות. פעולה לא נכונה של המכשירים השפיעה על איסוף הנתונים שלהם. במקרה שלנו, ייתכן שיהיה צורך להרחיב את ההוראות עבור האפליקציה וההתקנים, ולכלול פתרונות לבעיות נפוצות. למרות שההוראות המלאות עבור האפליקציה והמכשירים כללו, ייתכן שיהיה צורך בפרק זמן ממושך יותר כדי שהמשתתפים יכירו את הפריטים הללו. משתתפים שלא היו בבעלותם מכשירים אלה עשויים להיאבק בתחילה, ולגרום להשפעות שליליות של חידושים; עם זאת, תוצאות של מחקרים קודמים שעסקו בחידוש של טלפונים חכמים הראו כי משתתפים שהשתמשו בטלפון מושאל היו מעורבים יותר מאלה שהשתמשוב-39 שלהם. לבסוף, בפרוטוקול זה נמדדו מצבים פסיכולוגיים באמצעות השעון החכם, והמרווח בין השאלונים נקבע בהתאם למטרות המחקר. במחקרים ארוכי טווח קודמים שנעו בין 2-10 שבועות באמצעות טלפונים חכמים כהתערבות בריאותית, התערבויות נקבעו להתרחש כמה פעמים ביום40,41; במחקר קצר הטווח, לעומת זאת, הניסוי כולו ארך פחות משעה עד לסיומו, עם מרווח התערבות של 5 דקות. התדירות הגבוהה של המשימות עשויה להשפיע על החוויה של אנשים באתר.

יתרונות ומגבלות הפרוטוקול וכלי המחקר
אחד היתרונות של האפליקציה הוא שעל ידי שימוש בה, ניתן לעקוב אחר מספר ממדים של מידע בזמן אמת, כולל נתונים פסיכולוגיים, פיזיולוגיים וסביבתיים, בו זמנית ולהעלות אותם באופן אוטומטי. לדוגמה, חוקרים יכולים לעצב את השאלונים הכתובים שלהם בכל שפה. ניתן לכוונן את עוצמת המדידה עם רמה גבוהה של חופש על ידי שינוי מרווח הזמן למסירת פעילויות. המשתתפים יכולים לקבל משימות בשעון החכם; בזמן שהם עונים על שאלות או משלימים בדיקות, נתוני הדופק, המיקום המרחבי ומזג האוויר שלהם נאספים ומועלים באופן רציף למסד הנתונים. ניתן גם לנתח את כל הנתונים האישיים עם מידע מועיל, כגון נתוני זמן ומיקום למעקב אחר הסביבה שלהם או התכונות הפיזיות של הסביבה.

מגבלה אחת של כלי המחקר, האפליקציה והמכשירים, היא שהם זמינים כרגע רק ב-iOS. הדבר עשוי להגביל את השימושיות של פרוטוקול זה. יתר על כן, הגדלים של שעונים חכמים עשויים להקשות על קריאתם עבור אוכלוסיות ספציפיות, כגון מבוגרים. עם זאת, מכשירים לבישים במחקרים סביבתיים ותגובתיים אנושיים גדלו באופן ניכרב-42,43,44, והם סבירים בהשוואה למכשירים הרפואיים המשמשים לאיסוף נתונים פיזיולוגיים. הם אוספים כמות גדולה יותר ומגוון מקיף יותר של נתונים מאשר טלפונים חכמיםבלבד 45. לכן, למחקרים המבקשים לבחון תרחישי חיי היומיום יהיו יתרונות משמעותיים בנשיאת נוחות ואיסוף נתונים רציף 12,45. מגבלה נוספת של האפליקציה היא שנתוני מזג האוויר, שנאספו על סמך המידע הזמין הקרוב ביותר, זהים עבור כל המשתתפים אם מיקומם הגיאוגרפי קרוב יחסית. עם זאת, עדיין ניתן לחקור באופן מעשי קשרים והשוואות בין נושאים מאתרים שונים או בתאריכים שונים.

סיכום ומחקרים עתידיים
מחקר זה מראה את הפוטנציאל של אימוץ האפליקציה במכשירים לבישים ככלי מחקר. על פי הפרוטוקול (סדרה של נהלים חלוציים), שלושה ממדים של מידע נמדדו ונותחו בהצלחה. חוקרים יכולים למדוד באופן סובייקטיבי ואובייקטיבי את יחסי אדם-סביבה על ידי מעקב, הרחבה או התאמה של הפרוטוקול. מדובר באמצעי ייחודי ויעיל לביצוע מחקרי אורך או חתך. מחקרים עתידיים עשויים להדגיש את איכות הסביבה הפיזית, גורם חיוני במחקרי נוף, כדי לטפל בגורמים שפרוטוקול זה לא הזכיר. כתוצאה מכך, המדידה האובייקטיבית של איכות הסביבה, לדוגמה, על ידי הערכת מבני נוף בתמונות סביבתיות שנאספו באמצעות משימות לכידת תמונה באפליקציה, הופכת לאפשרית. יתר על כן, הפרוטוקול יכול להיות מיושם גם על אוכלוסיות או אתרים שונים. עם מערכת זו של נהלים סטנדרטיים, ניתן להרחיב את קנה המידה של המחקר לקני מידה אזוריים או לאומיים במקום להתמקד רק באתר אחד.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

מועצת החקלאות של טייוואן מימנה את פרויקט המחקר ופיתוח אפליקציית HealthCloud מ-2018 עד 2020 [109 מדעי החקלאות - 7.5.4-משלים-#1(1)] ([109 Equation 4-7.5.4--Equation 5#1(1)]).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Apple Watch 6 Apple For the use of the HealthCloud app, such as Pop-up questions, heart rates measurement.
iPhone Apple For the use of the HealthCloud app, such as GPS location collection, weather data colledction, data storage, data transfer.
HealthCloud Self-developed The HealthCloud app, adopting Apple Watch and iPhone, was developed by Healthy Landscape and Healthy People Lab, National Taiwan University (HLHP-NTU) to track human responses. It adopted several APIs such as HealthKit, ResearchKit, Weather API and AppleWatch applications including Breathe app, and Blood Oxygen app to collect physiological status and psychological states, and environmental data in aims of further analyzing the relationships between human health and the environmental information.

The link to the app in APP Store is as following: https://apps.apple.com/tw/app/healthcloud/id1446179518?l=en
backend website The backend website of HealthCloud app for the use of the configuration of the tasks, data exportation, and the display of users.
http://healthcloud.hort.ntu.edu.tw/
HealthKit Apple For the use of retrieving the data of physiological responses such as heart rate, heart rate variability, and blood oxygen saturation level.
The link to the HealthKit:
https://developer.apple.com/documentation/healthkit
ResearchKit Apple This kit includes a variety of tasks for the use of research purposes. The functions adopted in HealthCloud app include Image Capture task, environment sound task, Stroop Test, to the Pop Questions of psychological state measurements such as perceived restorativeness scale, landscape preferences.
The link to the ResearchKit:
https://www.researchandcare.org/
Weather API OpenWeather For the use of collecting the real-time environmental data, including humidity, weather, global positioning system location, altitudes, etc., from the nearest weather station.
The link to the Weather API:
https://openweathermap.org/api
Breathe app Apple For the use of assessing the real-time heart rate variability (HRV). This app was not included in the procedures of this pilot study. However, the HealthlCloud is now capable of retrieving the HRV data collected from Breathe app.
The link to the Breathe app:
https://apps.apple.com/us/app/breathe/id1459455352
Blood Oxygen app Apple For the use of assessing the real-time Blood Oxygen Concentration level (SpO2). The latest version of HealthlCloud is capable of retrieving the SpO2 data collected from  app. This app was not included in the procedures of this pilot study. However,
The measurement of Blood Oxygen app:
https://support.apple.com/en-us/HT211027
The link to the Blood Oxygen app:
https://apps.apple.com/us/app/breathe/id1459455352"
IBM SPSS Statistics 25 IBM For the use of statistical analysis.
The link to the Blood Oxygen app:
https://www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Purcell, T., Peron, E., Berto, R. Why do preferences differ between scene types. Environment and Behavior. 33 (1), 93-106 (2001).
  2. Engell, T., Lorås, H. W., Sigmundsson, H. Window view of nature after brief exercise improves choice reaction time and heart rate restoration. New Ideas in Psychology. 58, 100781 (2020).
  3. Ding, N., Berry, H. L., Bennett, C. M. The importance of humidity in the relationship between heat and population mental health: Evidence from Australia. PLOS ONE. 11 (10), 0164190 (2016).
  4. Majeed, H., Lee, J. The impact of climate change on youth depression and mental health. The Lancet Planetary Health. 1 (3), 94-95 (2017).
  5. Merkies, K., et al. Preliminary results suggest an influence of psychological and physiological stress in humans on horse heart rate and behavior. Journal of Veterinary Behavior. 9 (5), 242-247 (2014).
  6. Delaney, J. P. A., Brodie, D. A. Effects of short-term psychological stress on the time and frequency domains of heart-rate variability. Perceptual and Motor Skills. 91 (2), 515-524 (2000).
  7. South, E. C., Kondo, M. C., Cheney, R. A., Branas, C. C. Neighborhood blight, stress, and health: a walking trial of urban greening and ambulatory heart rate. American Journal of Public Health. 105 (5), 909-913 (2015).
  8. Rimmele, U., et al. Trained men show lower cortisol, heart rate and psychological responses to psychosocial stress compared with untrained men. Psychoneuroendocrinology. 32 (6), 627-635 (2007).
  9. Jo, H., Song, C., Miyazaki, Y. Physiological benefits of viewing nature: A systematic review of indoor experiments. International Journal of Environmental Research and Public Health. 16 (23), 4739 (2019).
  10. Bowler, D. E., Buyung-Ali, L. M., Knight, T. M., Pullin, A. S. A systematic review of evidence for the added benefits to health of exposure to natural environments. BMC Public Health. 10 (1), 1-10 (2010).
  11. Olafsdottir, G., et al. Health benefits of walking in nature: A randomized controlled study under conditions of real-life stress. Environment and Behavior. 52 (3), 248-274 (2020).
  12. Beute, F., De Kort, Y., IJsselsteijn, W. Restoration in its natural context: How ecological momentary assessment can advance restoration research. International Journal of Environmental Research and Public Health. 13 (4), 420 (2016).
  13. Shiffman, S., Stone, A. A., Hufford, M. R. Ecological momentary assessment. Annual Review of Clinical Psychology. 4, 1-32 (2008).
  14. Hektner, J. M., Schmidt, J. A., Csikszentmihalyi, M. Experience sampling method: Measuring the quality of everyday life. , Sage. (2007).
  15. Robbins, M. L., Kubiak, T., Mostofsky, D. I. Ecological momentary assessment in behavioral medicine: Research and practice. The Handbook of Behavioral Medicine. 1, 429-446 (2014).
  16. Fave, A. D., Bassi, M., Massimini, F. Quality of experience and risk perception in high-altitude rock climbing. Journal of Applied Sport Psychology. 15, 82-98 (2003).
  17. Ates, H. C., Yetisen, A. K., Güder, F., Dincer, C. Wearable devices for the detection of COVID-19. Nature Electronics. 4 (1), 13-14 (2021).
  18. Cagney, K. A., Cornwell, E. Y., Goldman, A. W., Cai, L. Urban mobility and activity space. Annual Review of Sociology. 46, 623-648 (2020).
  19. Chaix, B. Mobile sensing in environmental health and neighborhood research. Annual Review of Public Health. 39, 367-384 (2018).
  20. York Cornwell, E., Goldman, A. W. Neighborhood disorder and distress in real time: Evidence from a smartphone-based study of older adults. Journal of Health and Social Behavior. 61 (4), 523-541 (2020).
  21. Ashbrook, D. L., Clawson, J. R., Lyons, K., Starner, T. E., Patel, N. Quickdraw: The impact of mobility and on-body placement on device access time. Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '08). , ACM. New York, NY, USA. 219-222 (2008).
  22. Hänsel, K., Alomainy, A., Haddadi, H. Large scale mood and stress self-assessments on a smartwatch. Proceedings of the 2016 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing: Adjunct. , 1180-1184 (2016).
  23. Karmen, C. L., Reisfeld, M. A., McIntyre, M. K., Timmermans, R., Frishman, W. The clinical value of heart rate monitoring using an apple watch. Cardiology in Review. 27 (2), 60-62 (2019).
  24. Hernando, D., Roca, S., Sancho, J., Alesanco, Á, Bailón, R. Validation of the apple watch for heart rate variability measurements during relax and mental stress in healthy subjects. Sensors. 18 (8), 2619 (2018).
  25. Shcherbina, A., et al. Accuracy in wrist-worn, sensor-based measurements of heart rate and energy expenditure in a diverse cohort. Journal of Personalized Medicine. 7 (2), 3 (2017).
  26. Samol, A., et al. Patient directed recording of a bipolar three-lead electrocardiogram using a smartwatch with ECG function. Journal of Visualized Experiments. (154), e60715 (2019).
  27. Verdecchia, P., Angeli, F., Gattobigio, R. Clinical usefulness of ambulatory blood pressure monitoring. Journal of the American Society of Nephrology. 15, Suppl. 1 30-33 (2004).
  28. Ponnada, A., Haynes, C., Maniar, D., Manjourides, J., Intille, S. Microinteraction ecological momentary assessment response rates: Effect of microinteractions or the smartwatch. Proceedings of the ACM on interactive, mobile, wearable and ubiquitous technologies. 1 (3), 1-16 (2017).
  29. Monitor your heart rate with Apple Watch. , Available from: https://support.apple.com/en-us/HT204666 (2021).
  30. Berto, R. Exposure to restorative environments helps restore attentional capacity. Journal of Environmental Psychology. 25 (3), 249-259 (2005).
  31. Kaplan, S. The restorative benefits of nature: Toward an integrative framework. Journal of Environmental Psychology. 15 (3), 169-182 (1995).
  32. Firth, J., et al. Can smartphone mental health interventions reduce symptoms of anxiety? A meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Affective Disorders. 218, 15-22 (2017).
  33. Turakhia, M. P., et al. Rationale and design of a large-scale, app-based study to identify cardiac arrhythmias using a smartwatch: The Apple Heart Study. American Heart Journal. 207, 66-75 (2019).
  34. Weenk, M., et al. Continuous monitoring of vital signs using wearable devices on the general ward: Pilot study. JMIR mHealth and uHealth. 5 (7), 91 (2017).
  35. Wang, R., et al. StudentLife: Assessing mental health, academic performance and behavioral trends of college students using smartphones. Proceedings of the 2014 ACM international joint conference on pervasive and ubiquitous computing. , 3-14 (2014).
  36. Vhaduri, S., Munch, A., Poellabauer, C. Assessing health trends of college students using smartphones. 2016 IEEE Healthcare Innovation Point-Of-Care Technologies Conference IEEE. HI-POCT. , 70-73 (2016).
  37. Ståhl, A., Höök, K., Svensson, M., Taylor, A. S., Combetto, M. Experiencing the affective diary. Personal and Ubiquitous Computing. 13 (5), 365-378 (2009).
  38. Khushhal, A., et al. Validity and reliability of the Apple Watch for measuring heart rate during exercise. Sports Medicine International Open. 1 (6), 206-211 (2017).
  39. Walsh, E. I., Brinker, J. K. Should participants be given a mobile phone, or use their own? Effects of novelty vs utility. Telematics and Informatics. 33 (1), 25-33 (2016).
  40. Enock, P. M., Hofmann, S. G., McNally, R. J. Attention bias modification training via smartphone to reduce social anxiety: A randomized, controlled multi-session experiment. Cognitive Therapy and Research. 38 (2), 200-216 (2014).
  41. Reid, S. C., et al. A mobile phone application for the assessment and management of youth mental health problems in primary care: A randomised controlled trial. BMC Family Practice. 12, 131 (2011).
  42. Huang, S., Qi, J., Li, W., Dong, J., vanden Bosch, C. K. The contribution to stress recovery and attention restoration potential of exposure to urban green spaces in low-density residential areas. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (16), 8713 (2021).
  43. Doherty, S. T., Lemieux, C. J., Canally, C. Tracking human activity and wellbeing in natural environments using wearable sensors and experience sampling. Social Science & Medicine. 106, 83-92 (2014).
  44. Birenboim, A., Dijst, M., Scheepers, F. E., Poelman, M. P., Helbich, M. Wearables and location tracking technologies for mental-state sensing in outdoor environments. The Professional Geographer. 71 (3), 449-461 (2019).
  45. Kheirkhahan, M., et al. A smartwatch-based framework for real-time and online assessment and mobility monitoring. Journal of Biomedical Informatics. 89, 29-40 (2019).

Tags

מדעי הסביבה גיליון 180 שעון חכם טלפון חכם התקנים לבישים נתונים בזמן אמת מצב פסיכולוגי תגובה פיזיולוגית מידע סביבתי
בקשה להתאמה עם התקנים לבישים לניטור מצב הבריאות האישי
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yeh, Y. C., Yeh, A., Hung, S. H.,… More

Yeh, Y. C., Yeh, A., Hung, S. H., Wu, C. C., Tung, Y. H., Liu, S. Y., Sullivan, W. C., Chang, C. Y. An Application for Pairing with Wearable Devices to Monitor Personal Health Status. J. Vis. Exp. (180), e63169, doi:10.3791/63169 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter