Z laboratorium wprost na nadgarstki użytkowników: jak Samsung stworzył pierwszą w branży technologię śledzenia odżywiania w Galaxy Watch?

Czy można mierzyć wpływ diety na zdrowie w czasie rzeczywistym i to za pomocą zegarka? Zespół inżynierów Samsung postanowił sprawdzić, czy to możliwe. Efektem ich kilkuletnich prac jest Antioxidant Index w Galaxy Watch8 - funkcja, która w zaledwie pięć sekund potrafi określić poziom karotenoidów w organizmie użytkownika.

To pierwszy w branży mierzalny wskaźnik odżywiania dostępny w urządzeniu typu wearable. Dzięki niemu można nie tylko monitorować kondycję organizmu, ale także lepiej zrozumieć, jak codzienna dieta wpływa na proces starzenia się.

Od pomysłu do prototypu

Już w 2018 roku Samsung zauważył, że mimo ogromnego postępu w monitorowaniu aktywności fizycznej – od kroków po spalane kalorie – wciąż brakowało prostego sposobu na ocenę jakości odżywiania. Wnikliwsze analizy wymagały kosztownych badań laboratoryjnych, które dla większości osób były poza zasięgiem.

Wraz z wydłużaniem się średniej długości życia rośnie znaczenie nie tylko liczby lat, ale ich jakości. Dlatego naukowcy zwrócili swoją uwagę ku antyoksydantom – związkom, które pomagają spowalniać procesy starzenia i chronią przed chorobami cywilizacyjnymi.

„Jeśli nie dbamy o równowagę antyoksydantów, w organizmie gromadzą się reaktywne formy tlenu (ROS), zwiększając ryzyko chorób serca, cukrzycy czy nowotworów” – tłumaczy dr Hyojee Joung z Uniwersytetu Narodowego w Seulu[1], ekspertka ds. zdrowia publicznego, która wspierała projekt.

Samsung skoncentrował się na karotenoidach – naturalnych antyoksydantach występujących w owocach i warzywach, które stanowią wiarygodny wskaźnik jakości diety. Celem było opracowanie czujnika na tyle małego, by można go było umieścić w zegarku, a zarazem wystarczająco precyzyjnego, by jego wyniki można było traktować poważnie z naukowego punktu widzenia.

Pierwszy prototyp sensora antyoksydacyjnego opartego na spektroskopii.

Wersja sensora gotowa do zastosowań klinicznych.

Prototyp opracowany z myślą o wykorzystaniu w produktach do pielęgnacji skóry

Miniaturyzacja laboratorium

Największym wyzwaniem okazało się przeniesienie technologii laboratoryjnej na poziom urządzenia typu wearable. Pomiar karotenoidów tradycyjnie wykorzystuje spektroskopię Ramana – metodę laserową, bardzo dokładną, ale też wymagającą dużego, stacjonarnego sprzętu.

Po latach testów i udoskonaleń inżynierowie Samsung stworzyli miniaturowy sensor, który łączy wielofalowe diody LED z niestandardową matrycą fotodetektorów.

„Udało nam się zminiaturyzować technologię dzięki połączeniu spektroskopii odbiciowej z diodami LED, zachowując przy tym bardzo wysoką precyzję pomiaru” – mówi Jinyoung Park z zespołu Digital Health w Samsung Electronics.

Moduły czujnika LED-PD w sensorze antyoksydacyjnym

W przeciwieństwie do laserów, które emitują światło o wąskim, precyzyjnym zakresie fal, diody LED generują szersze spektrum długości fal. Analizując ilość światła pochłanianego przez skórę na różnych długościach fal za pomocą fotodiod[2], zegarek potrafi z dużą dokładnością oszacować poziom karotenoidów. Zaawansowane algorytmy, które na bieżąco kalibrują pomiary, dodatkowo zwiększają precyzję i umożliwiają dostarczanie użytkownikowi spersonalizowanych informacji o stanie jego organizmu.

Precyzja niezależna od koloru skóry

Zespół musiał też zadbać o to, by technologia działała równie dobrze u wszystkich użytkowników – niezależnie od koloru skóry. W tym celu pomiar odbywa się na opuszce palca, gdzie ilość melaniny jest najmniejsza. Dodatkowo lekkie dociśnięcie palca w czasie pomiaru ogranicza przepływ krwi, co redukuje wpływ hemoglobiny na wynik i zwiększa jego dokładność.

Stanowisko testowe prototypu zegarka z czujnikiem LED-PD.

Skuteczność sensora potwierdziły testy przeprowadzone w Samsung Medical Center z udziałem setek uczestników. Dopiero po tym etapie technologia mogła trafić do zegarków na całym świecie.

Co pokazuje Antioxidant Index?

Karotenoidy nadają owocom i warzywom ich charakterystyczne kolory – od czerwieni i żółci po zieleń. Ponieważ organizm nie potrafi ich sam wytwarzać, ich poziom w skórze odzwierciedla, jak dużo produktów roślinnych spożywamy.

Na tej podstawie Galaxy Watch8 wylicza Antioxidant Index, dzieląc wyniki na trzy poziomy:

• Bardzo niski: mniej niż 50% zalecanego spożycia (400 g dziennie wg WHO)
• Niski: 50–100%
• Optymalny: powyżej 100%

„Karotenoidy gromadzą się w tkankach stopniowo, więc krótkotrwałe zmiany w diecie nie są od razu widoczne. Zazwyczaj po 1–2 tygodniach zwiększonego spożycia owoców i warzyw można zauważyć wyraźny wzrost poziomu karotenoidów” – mówi dr Joung.

Na wynik wpływają również czynniki stylu życia: stres, sen i aktywność fizyczna. W połączeniu z innymi funkcjami Galaxy Watch8 – takimi jak analiza snu, monitorowanie wysiłku czy funkcja Vascular Load – nowy indeks dostarcza użytkownikowi pełniejszego obrazu stanu organizmu.

Technologia w służbie profilaktyki

„Takie sensory mogą wspierać użytkowników w budowaniu zdrowych nawyków – przypominać o codziennym spożywaniu owoców i warzyw, co w dłuższej perspektywie może pomóc zapobiegać chorobom przewlekłym” – podkreśla prof. Yoonho Choi z Samsung Medical Center.

Antyoksydanty to wciąż nowy obszar badań w naukach o zdrowiu, a ich pomiar był dotąd utrudniony przez brak precyzyjnych metod. Dlatego Antioxidant Index w Galaxy Watch8 to nie tylko nowinka technologiczna, ale też potencjalny punkt odniesienia dla przyszłych badań naukowych.

Dzięki tej funkcji Samsung redefiniuje rolę urządzeń wearables – z prostych rejestratorów danych do aktywnych partnerów w profilaktyce zdrowotnej.

[1] Wiodąca uczelnia akademicka w Korei Południowej.

[2] Fotodiody to elementy półprzewodnikowe, które przekształcają światło w sygnały elektryczne.