Van lab tot pols: Samsungs baanbrekende voedingstracker-technologie voor Galaxy Watch

Het begon met een eenvoudige vraag: als je je voeding nu eens in real time zou kunnen meten, direct vanaf je pols?

Samsungs Antioxidant Index op de Galaxy Watch8 maakt wat ooit sciencefiction leek, tot alledaagse technologie. Een duimscan geeft in vijf seconden nauwkeurige carotenoïdegehalten – de eerste meetbare voedingsindex in de sector.

Door sensortechnologie van laboratoriumniveau met uitzonderlijke nauwkeurigheid te miniaturiseren maakt Samsung je voeding tot een bruikbare meeteenheid voor gezonder ouder worden. Het stellen van deze nieuwe maatstaf voor het bijhouden van welzijnsgegevens via een wearable heeft jaren van intensieve R&D, ontelbare prototypes en een niet aflatend doorzettingsvermogen gevergd.

Baanbrekend in het bijhouden van voeding

In 2018 zag Samsung een kritieke lacune in wearables: we konden weliswaar elke stap en elke calorie tellen, maar een eenvoudige manier om het effect van onze voeding op ons welzijn te meten was er niet. Voor diepere inzichten in voeding waren dure en tijdrovende laboratoriumtests nodig, waardoor ze voor veel mensen buiten bereik lagen.

Naarmate mensen langer leven, verschuift de aandacht van het simpelweg verlengen van de levensduur naar het verbeteren van de kwaliteit van die extra jaren.

“In deze context is er vanzelfsprekend steeds meer aandacht voor het tegengaan van oxidatie als methode om veroudering te vertragen,” verklaart dr. Hyojee Joung, die als voedingsdeskundige aan de Nationale Universiteit van Seoul[1] de ontwikkeling van de technologie voor een deel heeft begeleid. “Als we niet goed op onze antioxidanten letten, hopen reactieve zuurstofcomponenten (Reactive Oxygen Species, ROS) zich op in het lichaam, waardoor het risico op chronische ziekten zoals hart- en vaatziekten, diabetes en kanker toeneemt.”

Door dit besef werden antioxidanten de hoeksteen van Samsungs missie. Ingenieurs en wetenschappers richtten zich op carotenoïden – belangrijke antioxidanten en bewezen indicatoren van groente- en fruitinname – om een apparaat te maken dat zo klein is dat het om de pols gedragen kan worden, maar tegelijkertijd krachtig genoeg om complexe antioxidant-data om te zetten in eenvoudige, bruikbare welzijnsinzichten voor iedereen.

Uitdaging #1: het verkleinen van de sensortechnologie van laboratoriumniveau

De droom van een wearable die voedingsgegevens kan bijhouden, stuitte meteen al op een struikelblok: traditionele methoden om carotenoïdenniveaus te meten, zoals Ramanspectroscopie, zijn niet-invasief en nauwkeurig, maar gebaseerd op lasertechnologie waarvoor lompe machines nodig zijn, die verre van draagbaar zijn. De eerste missie van het team was dus om de technologie van laboratoriumniveau te verkleinen tot een sensor van pols-grootte.

Na zeven jaar duchtig testen en optimaliseren sinds het eerste prototype heeft het team de BioActive sensor ontwikkeld, een baanbrekende technologie die leds met meerdere golflengten combineert met een speciaal ontwikkelde reeks fotodetectoren om nauwkeurige carotenoïden-metingen te kunnen verrichten in een compact ontwerp.

“Onze doorbraak was dat het ons lukte om leds te gebruiken voor reflectiespectroscopie, waardoor we de technologie konden verkleinen met behoud van een hoge mate van nauwkeurigheid”, aldus Jinyoung Park, een ontwikkelaar van het Digital Health-team bij Samsung Electronics.

In tegenstelling tot lasers, die een scherpe, smalle golflengte uitzenden, zenden leds een breder golflengtebereik uit. Door via fotodiodes[2] te analyseren hoeveel licht er op meerdere golflengten door de huid wordt geabsorbeerd, kan het horloge een indrukwekkend nauwkeurige schatting maken van de carotenoïdenniveaus. De geavanceerde algoritmes die de technologie continu in real-time kalibreren, bevorderen ook de precisie, terwijl ze elke gebruiker gepersonaliseerde inzichten bieden.

Uitdaging #2: zorgen dat de technologie iedereen bereikt

 Het maken van een carotenoïdensensor ter grootte van een muntstuk was een belangrijke mijlpaal, maar de volgende uitdaging was om ervoor te zorgen dat de sensor nauwkeurig en betrouwbaar kon werken op verschillende huidtypen, zodat echt iedereen hem zou kunnen gebruiken.

Om uitdagingen zoals interferentie door melanine bij donkere huidtinten te overwinnen, kozen de technici van Samsung ervoor om de vingertop te gebruiken voor de metingen, want die bevat bij alle etnische groepen de minste melanine. Ze voegden ook een paar simpele tweaks toe, zoals lichte druk met de vingertoppen tijdens de scans, waardoor de bloedstroom en de interferentie door hemoglobine tijdelijk afnemen en de resultaten nauwkeuriger worden.

Bij uitgebreide tests in het Samsung Medical Center[3] valideerden honderden deelnemers de prestaties van de sensor. Dit maakte de weg vrij voor deze functie om naadloos over te gaan van het laboratorium naar gebruikers over de hele wereld om hun een inclusieve oplossing te bieden voor het dagelijks leven.

Hoe het werkt

Carotenoïden zijn de natuurlijke rode, gele en groene pigmenten in groente en fruit. Omdat ons lichaam ze zelf niet kan aanmaken, geven de hoeveelheden carotenoïden die in het lichaam zijn opgeslagen, een duidelijk beeld van de hoeveelheid groente en fruit die iemand heeft gegeten.

En daar komt je Antioxidant Index-score om de hoek kijken, die je carotenoïdenniveaus weergeeft op basis van deze categorieën:

• Zeer laag: Minder dan 50% van de door de WHO aanbevolen dagelijkse hoeveelheid van 400 g per dag.
• Laag: Tussen 50% en 100%.
• Optimaal: 100% of meer.

“De ophoping en het metaboliseren van huidcarotenoïden gaat heel geleidelijk, dus veranderingen op korte termijn in de inname van fruit en groenten zijn niet onmiddellijk in de score terug te zien,” legt Dr. Hyojee Joung uit. “Ons onderzoek wijst uit dat een verhoogde inname van carotenoïden leidt tot een significante stijging van de carotenoïdenspiegels in de huid na ongeveer 1-2 weken. Daardoor is de Index een waardevol hulpmiddel voor het bijhouden van consistente voedingsgewoonten op de lange termijn.”

Ook levensstijlfactoren zoals slaapkwaliteit, stressniveaus en lichaamsbeweging hebben invloed op de Index, waardoor het een goed veelzijdige indicator van de algehele welzijn is. Gekoppeld aan andere Galaxy Watch8-functies, zoals slaapcoaching, activiteiten bijhouden en Vascular Load-monitoring, geeft de Antioxidant Index een totaalbeeld van je welzijn, waardoor je slimmere beslissingen kunt nemen voor gezonder ouder worden.

Uw welzijn op een nieuwe manier in beeld gebracht

“Nieuwe draagbare sensoren kunnen een rol spelen om mensen te helpen gezonde eetgewoonten op te bouwen door bij te houden of ze dagelijks voldoende groente en fruit binnenkrijgen en ze daarin te stimuleren,” aldus professor Yoonho Choi van het Samsung Medical Center.

Antioxidanten zijn een opkomend aandachtsgebied, maar het onderzoek werd beperkt doordat het moeilijk was om nauwkeurige metingen uit te voeren. De Antioxidant Index van de Galaxy Watch8 loopt vooruit op de huidige ontwikkelingen in de sector en levert zinvolle innovatie.

Dat Samsung in staat is om antioxidantspiegels nauwkeurig te meten, wordt door deskundigen erkend als een benchmark voor toekomstig onderzoek en betekent een doorbraak in de welzijnsmonitoring. Door gebruikers te helpen in een vroeg stadium risico’s op te sporen en proactief stappen te zetten naar een betere welzijn, effent Samsung het pad voor een slimmere, proactievere benadering van wellness en wordt een nieuwe invulling gegeven aan de rol van wearables in de preventieve welzijnszorg.

[1] De Nationale Universiteit van Seoul is een toonaangevende academische instelling in Zuid-Korea.

[2] Fotodiodes zijn halfgeleidercomponenten die licht omzetten in elektrische signalen.

[3] Samsung Medical Center in Seoul, Zuid-Korea, is een toonaangevende medische instelling die bekend staat om zijn patiëntgerichte zorg, geavanceerde medische technologieën en gespecialiseerde centra zoals het Comprehensive Cancer Center en het Proton Therapy Center.