Una aplicación para emparejarse con dispositivos portátiles para monitorear el estado de salud personal

Recopilación de datos en tiempo real
En la vida diaria, las personas se benefician del entorno físico de muchas maneras. Por ejemplo, se han encontrado ampliamente resultados positivos, como la restauración psicológica¹ y la restauración de la frecuencia cardíaca². Además, se discutieron las relaciones entre los factores ambientales, como la temperatura y la humedad, y la salud mental ^3,4. Los estudios también han explorado los vínculos entre las respuestas fisiológicas y psicológicas, como la frecuencia cardíaca y el estrés 5,6,7,8. Una amplia gama de evidencia de beneficios psicológicos y fisiológicos de la exposición a la naturaleza ha sido encontrada en estudios de laboratorio bien controlados ^9,10, que pueden no haber representado los diversos factores influyentes en el campo. Por lo tanto, para medir las relaciones entre las respuestas humanas en tiempo real, los estudios in situ se consideran mejores para reflejar la experiencia del escenario de la vida real y las reacciones a los ambientes que las simulaciones de laboratorio¹¹. Además, las reacciones humanas a los ambientes pueden depender del contexto¹². Dada la importancia de comprender la relación entre la salud psicológica y fisiológica de las personas y la calidad ambiental, se necesita urgentemente una medición de autoseguimiento en tiempo real que pueda recopilar diversas medidas de información.

Las evaluaciones ecológicas momentáneas (EMA) o los métodos de muestreo por experiencia (MEDs) pueden representar soluciones para estudios in situ^13,14. Las EMA y ESM tienen como objetivo evaluar las respuestas momentáneas de los humanos in situ en escenarios de la vida real¹⁵. Mediante la adopción de técnicas de autoseguimiento, las respuestas, reacciones y experiencias in situ se pueden medir de forma fresca¹⁴. Los participantes son notificados a través de señales, como textos o notificaciones, para implementar evaluaciones en los llamados esquemas de muestreo contingente de señales¹⁵. El término “EMA” se utiliza principalmente en estudios relacionados con la salud¹³, mientras que “ESM” tiende a ser utilizado en estudios de ocio y recreación al aire libre¹⁶. No obstante, los términos se han utilizado ocasionalmente^{indistintamente 12}.

La posibilidad de aplicar EMAs a estudios de investigación ambiental fue discutida por Beute et ^al.12, quienes señalaron que permitirían abordar una mayor variedad de ambientes que simplemente “naturales” o “urbanos”. Por ejemplo, al adoptar la medición ambulatoria (como a través del rastreo de ubicación GPS), las respuestas fisiológicas durante una caminata pueden compararse con conjuntos de datos de ubicación en tiempo real, proporcionando una resolución espacial más rica de los tipos de entorno y las características ambientales⁷. Además, la recopilación de datos en tiempo real permitida por las EMA garantiza una alta validez ecológica, proporcionando un punto de vista complementario de los estudios de laboratorio.

Cada vez más estudios empíricos in situ han adoptado dispositivos portátiles y teléfonos inteligentes para monitorear el estado de salud personal en la vida diaria y con fines de investigación^17,18,19,20. La adopción de ambos dispositivos puede proporcionar más ventajas que usar solo un teléfono inteligente¹². En primer lugar, el tiempo de acceso con los relojes inteligentes fue más corto que con los teléfonos²¹, lo que puede reducir la carga de interrupción. En segundo lugar, los relojes proporcionan una mayor cercanía corporal que los teléfonos inteligentes²², y los teléfonos se pueden utilizar como bases de datos momentáneas para guardar y cargar datos. En tercer lugar, los relojes inteligentes hoy en día ofrecen múltiples sensores para diferentes parámetros, como la variabilidad de la frecuencia cardíaca, los electrocardiogramas (ECG) y la presión arterial 23,24,25,26,27. Los aspectos individuales y generales de las respuestas humanas pueden inferir ciertas actividades¹². Finalmente, los teléfonos inteligentes generalmente se llevan en el bolsillo para estudios basados en teléfonos inteligentes, y cuando se trata de los cuestionarios, se debe hacer un trabajo adicional en comparación con el caso de los relojes inteligentes.

Sin embargo, pocos estudios han explorado las relaciones entre los resultados psicológicos y fisiológicos y la información ambiental. Por lo tanto, este estudio muestra la adopción de una aplicación no comercial de desarrollo propio, HealthCloud, en dispositivos portátiles, como relojes inteligentes y teléfonos inteligentes, para recopilar información psicológica, fisiológica y ambiental en tiempo real.

La aplicación de desarrollo propio y los dispositivos portátiles
La aplicación para su uso en dispositivos portátiles fue desarrollada por el Laboratorio de Paisajes Saludables y Personas Saludables de la Universidad Nacional de Taiwán (HLHP-NTU), para proporcionar formas más accesibles y flexibles de rastrear las respuestas humanas y los datos ambientales, lo que permite a los investigadores analizar más a fondo las relaciones entre la salud humana y la información ambiental (Figura 1).

La aplicación, basada en iOS, proporciona múltiples tareas y funciones pasivas de recopilación de datos. La aplicación recopila datos autoinformados en el reloj inteligente, como elementos a escala psicológica medidos a través de preguntas Pop Quiz en las que los usuarios pueden calificar sus respuestas de una a cinco estrellas para una evaluación rápida y fácil. Este tipo de intervención de preguntas puede considerarse un tipo de Micro interacción-EMA (μEMA)-un método de recolección de datos in situ que requiere menos atención y tiene una mayor tasa de respuesta que el smartwatch-EMA²⁸. Los datos de respuesta fisiológica monitoreados por sensores, incluida la frecuencia cardíaca, la variabilidad de la frecuencia cardíaca y el nivel de saturación de oxígeno en la sangre, se pueden medir utilizando las funciones del iOS. La frecuencia cardíaca se mide a través del sensor cardíaco óptico del reloj inteligente utilizando una técnica llamada fotopletismografía²⁹. La aplicación detecta la cantidad de flujo sanguíneo utilizando luces LED verdes con fotodiodos sensibles a la luz, y también se calculan los latidos del corazón por minuto. La variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) y la concentración de oxígeno en sangre (SpO2) se pueden detectar utilizando aplicaciones. Para el teléfono inteligente, las tareas, como la prueba de Stroop (Figura 2B), la tarea de captura de imágenes (Figura 2C) y la tarea de sonido ambiental (Figura 2D), los datos de las condiciones ambientales, incluida la humedad relativa, el clima y la altitud, se recopilan pasivamente de varias interfaces de programación de aplicaciones.

Figura 1: Descripción general de la aplicación. Las funciones de la aplicación en el reloj inteligente, el teléfono inteligente y la base de datos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Las tareas de la aplicación. Ejemplos de las tareas que se pueden usar en la aplicación: de izquierda a derecha, hay (A) La pregunta emergente. (B) La prueba de Stroop. (C) La tarea de captura de imágenes. (D) La tarea de sonido ambiental. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Todos los datos se cargarán en el sitio web de backend (acceso a investigadores cooperativos, ver Tabla de materiales). El sitio web proporciona varias funciones principales: una visualización de mapa que muestra las ubicaciones actuales y la frecuencia cardíaca de los usuarios (Figura 3), una hoja de datos para navegar y extraer datos (Figura 4) y configuraciones de tareas para modificar la frecuencia, la prioridad y el contenido de las tareas (Figura 5). Con una flexibilidad tan grande y una amplia gama de mediciones, los investigadores pueden seleccionar fácilmente las funciones de tarea previamente establecidas de acuerdo con los objetivos de la investigación. Además, la aplicación puede beneficiar tanto a los usuarios como a los investigadores. La aplicación proporciona sus informes de salud y trayectorias de ubicación GPS (Figura 6) de acuerdo con las preguntas que han respondido y las rutas elegidas. Por lo tanto, pueden obtener una idea rápida de su estado de salud en el día y seguir rastreando sus datos de salud.

Figura 3: El mapa que se muestra en la base de datos de la aplicación. La visualización del mapa de la base de datos de la aplicación proporciona información actual, incluidas las ubicaciones y la frecuencia cardíaca, a los investigadores. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Hoja de datos en la base de datos de la aplicación. El informe de datos del mapa de visualización en la base de datos de la aplicación, en el que los datos se pueden exportar filtrando el identificador de hora, campo o probador. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: La configuración de la tarea en la base de datos de la aplicación. Las prioridades de las tareas, los intervalos de tiempo, el idioma y el contenido de los cuestionarios se pueden modificar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: El informe de estado para los usuarios de la aplicación. Después de usar la aplicación, el usuario puede recibir un conjunto de resultados individuales generados automáticamente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Estudio representativo
Para mostrar la integración de diversas dimensiones de la recopilación de datos utilizando la aplicación en teléfonos inteligentes y relojes inteligentes, se realizó un estudio in situ en 2020 en el campus de la Universidad Nacional de Taiwán en la ciudad de Taipei, Taiwán. Los participantes para el estudio fueron reclutados en la página de fans de las redes sociales de la Universidad Nacional de Taiwán a través de un formulario en línea 1 semana antes del experimento. El formulario incluía el propósito de la investigación, el proceso, la ubicación, las condiciones de participación, un diagrama esquemático del dispositivo de investigación que se usaría y un espacio para que los lectores indicaran su voluntad de participar y el momento en que podrían hacerlo. Después de la finalización, los participantes fueron notificados de la hora exacta y la ubicación de su experimento por correo electrónico 2 días antes del horario. Dado que la investigación examina los cambios psicológicos, la fisiología, la actividad física (caminar) y la percepción del sonido y el color, los participantes cumplieron con las siguientes condiciones: (1) entre 20 y 36 años de edad, (2) buena salud física y mental, (3) no estar en uso regular de medicamentos que afectan el sistema nervioso central, (4) no estar embarazada o amamantando, (5) no tener antecedentes de enfermedad cardiovascular, (6) puede caminar más de 30 minutos a pie, (7) ser capaz de identificar un color.

El día del experimento, los participantes recibieron un conjunto de teléfonos inteligentes y relojes inteligentes, y un mapa de ruta. Los investigadores presentaron una explicación uniforme a los participantes del propósito de la investigación, el proceso de investigación, los dispositivos portátiles y los asuntos que requieren atención en el proceso de investigación. Durante la caminata, las respuestas psicológicas se evaluaron utilizando una tarea Pop Quiz cada 5 minutos, y las respuestas fisiológicas, como la frecuencia cardíaca, se midieron cada minuto por sensores en el reloj inteligente. Después del experimento, los participantes fueron compensados con una tarjeta de regalo equivalente a 200 NTD (~ 7 USD).

Para la medición psicológica, este estudio consideró las preferencias del paisaje y dos aspectos de la Escala Restaurativa Percibida Versión^{Corta 30}, a saber, “estar lejos” y “fascinación”. Estos aspectos se midieron pidiendo a los participantes que calificaran las declaraciones “Este es un lugar que está lejos de las demandas cotidianas y donde podría relajarme y pensar en lo que me interesa” y “Ese lugar es fascinante; es lo suficientemente grande como para que yo descubra y sienta curiosidad por las cosas.” en una escala Likert de cinco puntos de (1) “totalmente en desacuerdo” a (5) “totalmente de acuerdo” para medir las percepciones individuales de los factores restaurativos del medio ambiente basado en la teoría de la restauración de la atención³¹. La preferencia del paisaje se evaluó utilizando una escala Likert de cinco puntos con la única pregunta: “¿Cuánto te gusta el entorno, por la razón que sea?” de (1) “muy poco” a (5) “mucho”. El cuestionario se envió utilizando la tarea “Pop Quiz” con un intervalo de tiempo de 5 minutos, lo que significa que los participantes recibieron el cuestionario cada 5 minutos.

Para la medición fisiológica, se utilizó la frecuencia cardíaca (FC) al caminar para representar los resultados fisiológicos de los participantes con un intervalo de tiempo de 1 minuto. La información ambiental, incluidos los datos GPS (latitud y longitud), la temperatura, la humedad relativa, la velocidad del viento y el grado del viento, se recopilaron a través del teléfono inteligente.