OpenMetabolics: הערכת הוצאה אנרגטית באמצעות סמארטפון שנלבש בכיס

מדוע הטלפון שלכם יכול לשנות את חוקי המשחק בתחום הבריאות

שמירה על פעילות היא אחת הדרכים הפשוטות ביותר להגן על הבריאות, ועדיין קשה למדוד כמה תנועה הגוף שלנו מבצע באמת בכל יום. עוקבי כושר ומכשירי ספירת צעדים נותנים אומדנים גסים, אך לעתים קרובות מפספסים זינוקים קצרים של פעילות ושוגים בהערכת המאמץ. המחקר הזה מציג את OpenMetabolics, שיטה חדשה להשתמש בסמארטפון רגיל הנשמר בכיס המכנסיים להערכת כמות האנרגיה שאתם מבזבזים בחיי היומיום, ובכך לאפשר לכל מי שיש לו טלפון גישה למעקב פעילות באיכות מעבדתית.

הפיכת טלפונים בכיס למדדי פעילות

הרעיון המרכזי של OpenMetabolics הוא שהרגליים עושה את רוב העבודה בפעילויות נפוצות כמו הליכה, עלייה במדרגות, ריצה ואופניים. כאשר טלפון יושב בכיס, חיישני התנועה המובנים בו חשים כל תנודה של הרגל. החוקרים בנו מערכת שעוקבת אחרי תנועת הרגל ומשתמשת בה כדי להעריך כמה אנרגיה השרירים משתמשים. במקום להסתמך על ספירת צעדים פשוטה או על אזורי דופק, המערכת בוחנת את דפוס התנועה של כל צעד ומקשרת אותו לשימוש באנרגיה שנמדד בניסויים מעבדתיים קודמים.

מתנועה גולמית לשריפת אנרגיה

כדי שזה יעבוד, הצוות היה צריך קודם כל לתרגם תנועת עולם אמיתי מבולגנת למשהו שמחשב יכול ללמוד ממנו. הם תכננו אלגוריתמים שמיישרים את מיקום הטלפון עם הירך, מחלקים את התנועה לצעדים בודדים של הליכה או ריצה ומצמצמים כל צעד לתיאור קומפקטי של אופן תנועת הרגל. לאחר מכן הם אימנו מודל למידת מכונה—בנוי מהרבה עצי החלטה קטנים—על נתונים מ־36 אנשים שביצעו פעילויות במעבדה בעוד הוצאה אנרגטית אמתית נמדדה באמצעות ציוד נשימה מיוחד. המודל למד את הקשר בין תנועת הרגל, מימדי הגוף ושימוש באנרגיה, ואיפשר לו בהמשך להעריך את האנרגיה שנצרכה עבור כל צעד מחוץ למעבדה.

מתקדם על פני מכשירים פופולריים ברחובות האמיתיים

לאחר מכן, החוקרים בחנו את OpenMetabolics בסביבות יומיומיות. מתנדבים הלכו, רצו, עלו במדרגות, רכבו על אופניים והלכו בעלייה בחוץ בזמן שלבשו מערכת נשימה בסגנון תיק גב למדידות אמת, יחד עם מכשירים נפוצים: שעון חכם, מד דופק, פדומטר, חיישן תנועה המורכב על ירך וטלפון קשור לירך. לאורך פעילויות אלו, מערכת OpenMetabolics המבוססת על הסמארטפון נתנה את הערכות האנרגיה המדויקות ביותר, עם כמות שגיאה מצטברת של בערך חצי מזו של כלים נפוצים רבים. היא הופיעה במיוחד טובה במהלך הליכה אמיתית על מדרכות ומדרגות, שבהן ספירות צעדים פשוטות ומכשירים על פרק כף היד לעתים קרובות מבלבלים הליכה איטית וקלה עם עלייה מאומצת או הליכה בעלייה.

תיקון בעיית הכיסים הרופפים

כמובן, אנשים בדרך כלל לא נושאים טלפונים קשורים לירך. בחיי היומיום הטלפונים זזים בתוך כיסים רופפים, ויוצרים "רעשי תנועה" שיכולים לבלבל את החיישנים. כדי לפתור זאת, הצוות הקליט נתוני הליכה מאנשים לבושים בבגדים שונים—ג'ינס, מכנסי טרנינג, מכנסיים קצרים רגילים ומכנסי ספורט—כשאחד הטלפונים בכיס ואחד קשור היטב לירך. הם אימנו מודל תיקון פשוט שלמד את התנועה הנוספת האופיינית שנגרמת מהתזוזה של הטלפון בכיס ומחסר אותה. זה צימק את שגיאות התנועה ביותר מרבע והסיר מרבית ההטיה בהערכות האנרגיה בין סוגי בגדים. כאשר החוקרים סימולצו מאות שילובים של אנשים ובגדים, נתוני הכיס המתוקנים היו מדויקים באותה המידה כמו נתונים מטלפון קשור היטב לירך.

לראות את חיי היומיום בפרטים עדינים

לבסוף, הצוות הריץ מחקר ביתי שנמשך שבוע, שבו המשתתפים נשאו פשוט סמארטפון מחקר בכיסם בשעות הערות. OpenMetabolics הפיקה הערכת אנרגיה כמעט לכל צעד, וחשפה דפוסים עשירים לאורך ימים ושבועות. היא תיעדה כמה התנועה מרוכזת בשעות הנסיעות לעבודה, כיצד רמות הפעילות משתנות בין אנשים, ואיך צריכת האנרגיה יורדת בימי ראשון לעומת ימי השבוע—התאמה למגמות הנצפות במחקרים אוכלוסייתיים גדולים יותר. מאחר שהמערכת כולה ממומשת כאפליקציה והנתונים והקוד משותפים באופן פתוח, ניתן, מבחינה עקרונית, להשתמש בה בקבוצות גדולות של אנשים במגוון הקשרים, כולל קהילות שאין להן גישה למכשור רפואי יקר.

מה זה אומר לבריאות היומיומית

ללא מומחים, המסקנה ברורה: עבודה זו מראה שסמארטפון רגיל בכיס יכול לעקוב בצמוד אחרי כמות האנרגיה שאתם שורפים, צעד אחר צעד, בהתחרות בציוד מעבדה מיוחד ובעקיפין בהובלה על פני מכשירי לבישה פופולריים רבים. על ידי פרסום המתודולוגיה והתוכנה כקוד פתוח, המחברים מקווים שחוקרים, קלינאים וקבוצות בריאות הציבור יוכלו לנהל מחקרים גדולים וזולים שיסדירו סוף־סוף כיצד תנועה מהעולם האמיתי מעצבת בריאות, סיכון למחלות והצלחות טיפוליות. בטווח הארוך, כלים כמו OpenMetabolics עשויים לעזור להתאים עצות אימון אישיות, להנחות תכנון עירוני, לתמוך בתוכניות לניהול משקל ושיקום ולהביא ניטור פעילות איכותי לאנשים שמעולם לא החזיקו שעון כושר.

ציטוט: Cho, H., Slade, P. OpenMetabolics: Estimating energy expenditure using a smartphone worn in a pocket. Commun Eng 5, 35 (2026). https://doi.org/10.1038/s44172-026-00604-9

מילות מפתח: פעילות גופנית, הוצאה אנרגטית, חישה בסמארטפון, בריאות לבישה, דפוסי הליכה