Оптический датчик пульса vs. нагрудный: мой опыт
А вы знали, что от бега бывают шрамы? Причем на грудной клетке. Конечно, не от самого бега, а от нагрудного пульсометра. Зачем нужны тренировки по пульсу, можно прочитать в статье о функциональном тестировании.
Мне не повезло иметь конструкцию, при которой лента натирает, особенно на длинных дистанциях. Длительная тренировка около 30 км с пульсометром – гарантированные кровь-кишки натертости, боль в процессе и долго заживающие шрамы. Пробовала менять ленты, надевать ленту чуть выше и ниже, затягивать сильнее и слабее – безрезультатно. К тому же, нагрудный датчик пульса нужно регулярно стирать и менять в нем батарейку. Иначе он начинает бредить, часто в самый ответственный момент.
Все это изрядно раздражает, поэтому я давно хотела попробовать альтернативный вариант – оптический пульсометр. Выбор пал в пользу устройства Scosche Rhythm+, которое мне удачно подарили на день рождения 😉 Что из этого получилось, читайте ниже.
.
Как работает нагрудный датчик пульса
Нагрудный датчик пульса, он же нагрудный кардиомонитор (HRM strap, HRM band) – это эластичный ремень с двумя электродами в виде полосок из проводящего материала и кардиопередатчиком. Технология его работы построена на таком явлении как электрическая активность сердца, обнаруженном в конце 19 века.
Датчик крепится на груди, электроды увлажняются водой или специальным гелем для лучшей проводимости. В момент сокращения сердечной мышцы на коже регистрируется разность потенциалов – таким образом происходит измерение частоты пульса. С датчика информация по беспроводной технологии непрерывно передается на принимающее устройство: часы, велокомпьютер, фитнес-браслет, смартфон и т.п.
Как работает оптический датчик пульса
Оптический датчик пульса с помощью светодиодов просвечивает кожный покров мощным пучком света. Затем происходит измерение отраженного количества света, рассеянного кровотоком. Технология строится на том, что рассеивание света в тканях происходит определенным образом в зависимости от динамики кровотока в капиллярах, что позволяет отследить изменения пульса.
Оптические датчики требовательны к плотному прилеганию к коже (не работают через одежду) и расположению. Их работа построена на определении кровотока в тканях, поэтому чем больше тканей доступно для считывания, тем лучше.
Нагрудный и оптический датчик пульса для бегуна: сравним?
Почему Scosche RHYTHM+, а не встроенный в спортивные часы датчик пульса?
Самый очевидный вариант при выборе оптического пульсометра – купить спортивные часы со встроенным датчиком. Большинство относительно новых моделей часов известных производителей уже включают в себя эту опцию. На первый взгляд, удобно: все в одном, не нужно отдельно заряжать и надевать на себя еще одно устройство.
Но если присмотреться, то такой вариант имеет свои подводные камни. Первым из них для меня стало то, что оптический пульсометр должен плотно прилегать к коже, через ткань, даже самую тонкую, он не работает.
Мои основные тренировки обычно приходятся на конец осени и зиму – подготовка к весеннему марафону. К жаре адаптируюсь плохо, летом бегаю больше для поддержания, а прогресс и улучшение формы удается получить только по холодной погоде.
Часы при этом всегда ношу поверх рукава лонгслива или ветровки. Задирать рукав каждый раз, чтобы посмотреть на показания пульса и темпа – вообще не вариант. Особенно это касается бега на ПАНО, где пульс должен попадать в достаточно узкий коридор и его нужно все время контролировать, чтобы не ускакал выше.
Вторая причина, почему мне не подходит встроенный в часы датчик, обнаружилась уже во время тестирования, о ней ниже.
Оптический датчик пульса Scosche RHYTHM+: краткий обзор
Полное название устройства: Scosche RHYTHM+ Dual ANT+/Bluetooth Smart Optical HR.
Было выпущено в 2014 году. До сих пор считается одной из самых удачных и точных моделей среди оптических датчиков пульса. Подробнее можно почитать в мега-основательном обзоре на сайте Рэя, который DCRainmaker.
Так выглядит Scosche RHYTHM+, просто и с минимумом наворотов
Scosche RHYTHM+ — отдельное устройство
Scosche RHYTHM+ имеет три оптических сенсора
В комплекте к датчику идет USB зарядка, заявленное время работы 7-8 часов. Минус: индикация уровня заряда отсутствует. Я вышла из положения, просто ставя Scosche на зарядку после каждой тренировки.
Scosche RHYTHM+ на USB зарядке
По характеру Scosche – типичный интроверт. Все взаимодействие с внешней средой происходит при помощи единственного огонька, который во время зарядки устройства изредка мигает красным, во включенном состоянии — красным и синим, при выключении – снова красным, но чаще.
Размер браслета датчика регулируется при помощи липучек
Тестирование оптического датчика пульса Scosche RHYTHM+
Чтобы оценить точность оптического датчика по сравнению с нагрудным, я пошла самым простым путем: нацепила на себя двое часов, оба датчика и отправилась на пробежку. Scosche передавал показания пульса на Garmin 920XT, нагрудный датчик – на старый заклеенный изолентой заслуженный Garmin Forerunner 410.
Набор юного исследователя: часы 2 шт, датчики пульса 2 шт
В результате со всех тренировок было получено по два графика пульса – по версии каждого из датчиков. Затем для наглядного сравнения графики были наложены друг на друга. Подразумеваем, что показатели нагрудного пульсометра условно точны. Хотя с ним тоже не все так однозначно, как можно убедиться на одном из примеров ниже.
Почувствуй себя гиком. Весь январь бегала с двумя часами
За месяц были получены данные с разных типов тренировок:
- трусца на низком пульсе
- легкий бег на уровне аэробного порога (АП), в том числе с короткими ускорениями по 20-30 секунд (страйдами)
- бег в марафонском темпе
- темповый бег на уровне анаэробного порога (ПАНО)
- МПК-интервалы по 1 км
- повторы по 400 м
Посмотрим, что получилось.
Часть 1, неудачная
Если сидеть, стоять или ходить, то показания Scosche и нагрудного пульсометра совпадают практически полностью, отклонение не более одного удара (оптический датчик чуть запаздывает).
Пока не бежишь, датчики меряют одинаково
Попытка №1: легкий бег на аэробном пороге
Расположение датчика: как рекомендуется по инструкции – с внутренней стороны ниже локтя, плотная фиксация
Расположение по инструкции
На первую тестовую тренировку я надела только оптический датчик, т. к. уже пару раз успела с ним побегать, показания были вменяемые, подставы не ожидала.
Почти сразу начались глюки, но через пару километров вроде бы все устаканилось. Ровный бег на 150-154 по ровному Труханову, пробежала около 8 км, и тут бах! пульс подпрыгивает под 180 и не снижается. Задумалась, бежать в больницу или вызывать скорую на место. Для справки: до 180+ мое сердце удается разогнать только на интервалах по 1 км, ну или на финишном ускорении на соревнованиях. И это явно не медитативный бег и единение с природой, а счет выдохов, чтобы отвлечь мозг и дотерпеть последние несколько сот метров.
Показания оптического датчика при беге на АП, расположение по инструкции
На графике видно, что я 3 раза останавливалась, пыталась как-то поправить датчик, но безуспешно. Дальше бежала по темпу, пульс колебался от 175 до 180. Почему именно эти устрашающие цифры? А потому, что примерно такой у меня каденс. Видимо, из-за неудачного (в моем случае) расположения при движениях рукой на датчик как-то хитро попадает свет, и он считает эти колебания вместо пульса.
Вывод: размещение датчика по инструкции мне не подходит.
Попытка №2: трусца
Расположение датчика: на запястье – как у встроенного в спортивных часах
Расположение как в часах, плотная фиксация с помощью подручных материалов
Результат еще печальнее, правильных показаний не было вообще, сплошной каденс. На графике пульса с нагрудного датчика (синем) все четко: видны подъемы и спуски с лестниц, остановка на светофоре.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при трусце, расположение на запястье
Уже позже прочитала, что часы со встроенным датчиком рекомендуют надевать чуть выше, чем обычно, чтобы для считывания было доступно больше тканей. В моем случае это не помогает: и там, и там дефицит мягких тканей, одна кожа и кости 🙂
Вывод: размещение датчика на запястье (и часы со встроенным оптическим датчиком) мне не подходит.
Попытка №3: разминка / темповая работа на ПАНО 5 + 3 + 3 км / заминка
Расположение датчика: на бицепсе, с внутренней стороны.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при работе на ПАНО, расположение на внутренней стороне бицепса
Попытка №4: снова трусца
Расположение датчика: немного выше локтя, сбоку (спереди)
Местами Scosche даже работал правильно, но не удержался, чтобы не изобразить на графике темповую тренировку.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при трусце, расположение выше локтя спереди
Здесь я задолбалась расстроилась и нажаловалась в фейсбуке на все эти продвинутые технологии. Автор подарка, который сам бегает с таким же пульсометром уже больше года, подсказал, что надевает его так, чтобы датчик располагался на внешней стороне бицепса. Ладно, еще одна попытка. И вуаля! Это помогло.
Часть 2, удачная
Расположение оптического датчика, которое у меня работает
Попытка №5: еще одна трусца
Расположение датчика: с внешней стороны бицепса
Идеальное совпадение графиков, включая отработку лестниц и переходов
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при трусце, расположение с внешней стороны бицепса
Попытка №6: темповая на ПАНО 5 + 3 + 3 + 1 км
Расположение датчика: там же
У нагрудного пульсометра получился чуть более сглаженный график, но все средние показатели на км совпадают.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при темповой работе на ПАНО, расположение с внешней стороны бицепса
Попытка №7: легкий бег на АП + 6 коротких ускорений по 20-30 сек.
Расположение датчика: там же
Единственное различие в том, что оптический показывает более высокий пульс на страйдах. Кто из них прав, не знаю, но это не принципиально — для коротких ускорений пульс абсолютно не важен.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при беге на АП с короткими ускорениями, расположение с внешней стороны бицепса
Попытка №8: интервалы 5х1км + повторы 4х400м
Расположение датчика: там же
На интервалах график с показателями оптического пульсометра чуть более «забористый», и есть небольшие запаздывания. Впрочем, отклонения мелкие, и на общую картину никак не влияют.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при интервалах 5х1км, расположение с внешней стороны бицепса
А вот на повторах несовпадение графиков уже серьезнее, хотя, как и в случае с короткими ускорениями, по пульсу их никто не бегает.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при повторах 4х400м, расположение с внешней стороны бицепса
Попытка №9: разминка / 13 + 5 км в марафонском темпе / заминка
Расположение датчика: там же
Здесь редкий случай – глюк нагрудного датчика. Его видно в начале синего графика, где пульс на разминке улетает на 180.
Как уже упоминалось, электроды нагрудного датчика для лучшей электропроводимости нужно смачивать – либо специальным гелем, либо водой. Лично я на них чаще всего просто плюю (пардон за натурализм), надеваю ленту и почти сразу выхожу на тренировку. Если не смочить электроды заранее, то поначалу пульсометр может глючить, но потом они увлажнятся естественным образом – с помощью пота.
Алгоритм был нарушен: в уже полностью одетом виде меня застал телефонный звонок, и выйти получилось только минут через 15. Лента высохла, да и на улице самоувлажняться не спешила из-за холода. Там видно еще одну остановку в самом начале М-темпа – тоже из-за телефона. При более высокой интенсивности процессы пошли быстрее, и нагрудный датчик пришел в чувство.
Еще был непонятный прыжок пульса по версии оптики во время легкого бега между работами – причину не нашла.
Показания оптического (красный график) и нагрудного датчиков (синий) при М-темпе, расположение с внешней стороны бицепса
Пожалуй, на этом с графиками пора завязывать.
С тех пор я полностью перешла на Scosche и попрощалась со шрамами. С подобранным местом расположения оптического датчика его показатели достаточно точны для моих целей, никаких заметных глюков больше не наблюдалось. Надеюсь скоро пробежать с ним марафон и наконец-то узнать, с каким пульсом я это делаю (до этого ни разу не бегала 42 км с пульсометром по понятным причинам).
Плюсы/минусы оптического датчика по сравнению с нагрудным
+ удобство: не натирает, не сползает, не мешает
+ в нем не разряжается батарейка, что случается редко, но в самый неподходящий момент
+ его не нужно стирать, в отличие от нагрудного, который в просоленном состоянии может показывать некорректные данные (при активных тренировках стираю ленту раз в неделю)
+ его не нужно смачивать перед использованием
+ при подборе удачного места размещения оптический датчик достаточно точен для решения задач бегуна-любителя
Нагрудный или оптический пульсометр?
— нагрудный датчик по умолчанию точнее, технология его работы не требует танцев с бубном подбора оптимального расположения на теле и идеального прилегания
— оптический датчик в виде устройства (не встроенный в часы) нужно отдельно заряжать, а это еще +1 зарядка ко всей имеющейся куче проводов
Плюсы оптического датчика Scosche по сравнению со встроенным в часы
+ путем экспериментов можно подобрать оптимальное место размещения, при котором показания будут наиболее точны. В случае с часами со встроенным датчиком пульса варианты ограничиваются запястьем – не у всех оптика работает корректно в этом месте (я тому пример).
+ оптический датчик в виде отдельного устройства можно надевать под одежду, при этом показания выводятся на часы, надетые поверх рукава. Часы со встроенным датчиком должны прилегать к телу, что делает их использование в холодное время года неудобным.
А вы пробовали пользоваться оптическим пульсометром? Как впечатления?
Хотите поддержать блог и получить доступ к закрытым постам для подписчиков?
Подписывайтесь на Run&Travel на Патреоне! Подробнее о том, зачем это нужно и как всё устроено — здесь.
Устройство датчика пульса. Часть 2 – сенсоры / Хабр
В этой статье вы узнаете о нескольких деталях, на которые нужно обращать внимание при разработке сенсоров фотоплетизмографа.
Введение
В предыдущей статье вы познакомились с конструкцией датчика измеряющего пульсограмму.

- отсутствие артефактов;
- наличие выраженной пульсовой волны в точке регистрации;
- конструкция чувствительного элемента.
Артефакт – не относящееся к полезной составляющей изменение формы сигнала, спектрально и амплитудно схожее с ним.
Существуют несколько источников артефактов:
- передвижения человека, использующего фотоплетизмограф, относительного источника освещения, естественного или искусственного, например, перемещение тени от солнца во время занятий спортом;
- передвижения источника света относительно человека или изменение яркости этого источника. Например, мерцания люминесцентных ламп;
- не связанные с пульсом движения частей тела вызывающие движения фотоплетизмографа или точек тела в том месте, где установлен чувствительный элемент.
Например, движения костей предплечья, возникающие при движениях пальцами, движения костей головы, связанные с речью и мимикой.
Кроме артефактов качество измерения пульса зависит от выраженности пульсовой волны. У одного и того же человека пульс может быть проявлен очень хорошо и очень плохо. Например, я много раз наблюдал за изменением пульса во время трехчасового компьютерного психо-физиологического тестирования. Измерение пульсограммы производилось с мочки уха. При этом сигнал ухудшался с течением времени. Это могло происходить достаточно быстро – за полчаса, и связано, предположительно, с тем, что ушная клипса ухудшает кровоток, а также с вынужденной неподвижностью испытуемого.
Похожая ситуация наблюдается при измерении пульса с фаланги пальца. Изменение температуры в помещении или легкое изменение позы человека и вызванное этим смещение точки регистрации на небольшое расстояние могут привести к снижению уровня сигнала или вовсе к его исчезновению.
При измерении пульса с виска проблема отсутствия сигналов обостряется. Площадь виска больше площади пальца, труднее найти точку, в которой пульс лучше проявлен, и больше вероятность, что пользователь наденет датчик неправильно.
Многоканальные чувствительные элементы
Для решения описанной проблемы может быть применен распространенный в технике принцип – дублирование, которое в данном случае подразумевает использование датчика с несколькими чувствительными элементами. Принципиальная схема, реализующая такую идею, приведена на следующем рисунке.
Предвижу скептические мысли читателей насчет параллельно включенных светодиодов. Прошу не судить строго, так как это опытный образец, который не должен был эксплуатироваться длительное время.
Светодиоды и фототранзисторы на печатной плате располагаются попарно. Размер платы выбирается таким, чтобы перекрывать всю область виска, это позволяет располагать там же схему усиления и фильтрации сигнала. Плата может содержать отверстия для крепления к ленте-тесьме. Внешний вид датчика с девятью чувствительными элементами представлен на следующем рисунке.
Аналогичное решение может быть применено для измерения пульса с пальца или запястья. Ниже изображена схема датчика, состоящего из четырех фототранзисторов и одного светодиода.
Эмиттеры фототранзисторов могут не соединяться и тогда сигналы с каждого из них измеряются независимо, в этом случае требуется специальное многоканальное измерительное устройство. Многоканальное исполнение может быть также полезно для устранения артефактов. Если артефакт возникает только в районе одного фотоэлемента, он фиксируется и не учитывается в общей картине измерения. Однако использование такой схемы не всегда удобно, так как приводит к увеличению габаритов. Совсем другое дело, если соединить фоточувствительные элементы параллельно. В этом случае требуется только один измерительный канал. На следующем рисунке приведен прототип такого датчика. Он работает по схеме «на отражение». Светодиод располагается в центре, а фототранзисторы по краям. Датчик может использоваться для регистрации пульсограммы с фаланги пальца или запястья. Печатная плата разведена так, чтобы иметь возможность подключать фототранзисторы в многоканальный или одноканальный варианты.
Компаудирование
Для лучшей фиксации фотоэлементов поверхность печатной платы может быть залита компаундом. Для заливки изготавливается специальная форма, которую вы также видите на рисунке. Чтобы компаунд не прилипал к форме, ее лучше изготавливать из фторопласта. Если форму выполнить из другого материала, например из металла, то перед заливкой компаунда ее следует смазать специальным составом. Если такого состава нет в наличии, подойдет обычный вазелин. Следует также внимательно подходить к выбору компаунда, так как неправильно выбранный состав может деформировать элементы при отверждении.
Кроме фиксации компаунд выполняет роль светофильтра. Для этой цели подходят эпоксидные компаунды с красителями. Например может использоваться компаунд «Эпоксикон» производства СПбГТИ.
Альтернативу компаундам могут составить твердые светофильтры. Они вплотную прилегают к печатной плате, а для светодиодов и фототранзисторов выполняются пазы фрезой или лазером. На следующем рисунке изображен датчик с элементами, закрытыми отфрезерованной пластиной.
Наличие светофильтра позволяет минимизировать артефакты, создаваемые внешними источниками света. На следующем изображении представлен вид оптических компаундов до отверждения и после.
Фото с этого сайта
Особенности выбора фототранзисторов и светодиодов
Для регистрации пульсовой волны используются фоточувствительные элементы – фотодиоды или фототранзисторы. В этой статье речь идет только о фототранзисторах. Потому что на момент моего начала работ в этом направлении уже имелись на руках несколько десятков различных транзисторных сенсоров (клипс, прищепок и напалечников), а также были наработанные схемотехнические решения. Использование диодов при этом ничуть не хуже и повсеместно применяется в различных приложениях, например в распространённых медицинских датчиках стандарта Nellcor.

При выборе фототранзисторов и светодиодов в первую очередь следует обращать внимание на следующие характеристики:
- длину волны (максимум спектральной характеристики) [нм];
- угол половинной яркости для светодиодов и угол охвата для фототранзисторов [град.];
- интенсивность излучения [мВт/ср] для светодиодов и чувствительность для фототранзисторов [мА/(мВт/см2)];
- номинальный ток фототранзистора и светодиода [мА];
- темновой ток фототранзистора [мА];
- наличие встроенных в корпус линз и светофильтров.
Для измерения пульса лучше всего подходят длины волн, которые сильнее всего поглощаются кровью. Это волны соответствующие зеленому цвету 530 нм. Так же используются красный и инфракрасный диапазоны. Очень рекомендую интересную статью на гиктаймс с классификацией способов измерения пульса, там же вы узнаете про спектр поглощения гемоглобина.
При выборе фотоэлементов следует обращать внимание на наличие линз и светофильтров, которые позволяют достичь желаемого угла половинной яркости и охвата, а, значит, быть менее чувствительным к излучению от других источников. Встроенные фильтры позволяют работать только в выбранном спектральном диапазоне. Если выбрать светодиод с большим углом половинной яркости и фототранзистор с большим углом охвата, то свет будет проходить, минуя поверхность кожи. Это приведет к ухудшению измерительного диапазона и световой поток, модулируемый пульсовой волной, практически не будет влиять на выходной сигнал измерительной схемы. Эта ситуация проиллюстрирована на следующем рисунке
Угол а2 является допустимым, а угол а1 слишком велик для того чтобы использовать светодиод с таким углом в устройстве измерения пульса. Этот пример относится к случаю измерения пульса «на отражение». Выбор светодиода с большим углом половинной яркости в устройствах, работающих «на просвет» приведет к тому, что большая мощность излучения будет проходить мимо фотоприемника. Это нежелательно, особенно в мобильных устройствах.
Также следует обращать внимание на интенсивность излучения светодиода, измеряемую в милливаттах на стерадиан [мВт/ср]. В документах на светодиоды она указывается обычно при токах 20, 100 и 1000 мА. Для экономии электроэнергии лучше выбирать светодиоды, у которых эта характеристика выше при одном и том же потребляемом токе. Следует обращать внимание на величину фотоэлектрического тока фототранзистора, чем больше ее значение, тем лучше. Последние две характеристики связаны между собой. В результате, уровень минимально ожидаемого сигнала должен быть хотя бы в несколько раз выше ожидаемого уровня шумов в измерительном устройстве.
Светодиоды и фототранзисторы часто продаются парами, подходящими друг к другу конструктивно и по спектральным характеристикам. В таблице приведены характеристики нескольких пар светодиодов и фототранзисторов. Пары в строчках 2 и 3 не подходят для использования в пульсометрах из-за большого угла и низкой мощности излучения. Пары 1, 4 и 5 подходят, причем первая пара подходит лучше всего. Это было подтверждено испытаниями. При прочих равных условиях лучший сигнал пульсограммы снимался при использовании первой пары. Нужно отметить, что если между светодиодом и фототранзистором поставить непрозрачную преграду, то угол излучения и чувствительности будут не так сильно влиять на качество измерения пульса.
Марка -транзистора -диода |
Угол охвата и угол половинной яркости [град] |
Длина волны [нм] |
Интенсивность излучения [мВт/ср] при токе 20мА (для светодиодов) |
Фотоэлектрический ток [мА] при 1 мВт на см2 (для фототранзистора) |
VEMT2020X01 VSMB2020X01 |
±15 ±12 |
830-950 940 |
8 | 6 |
PT100MF0MP1 GL100MD1MP1 |
±15 ±80 |
910 940 |
0,3 | 2 |
TEMT7000X01 VSMB1940X01 |
±60 ±60 |
830-950 940 |
1,2 | 0,45 |
OP571 OP271 |
±25 ±25 |
910 890 |
1,5 | 0,5 |
SD1440 SE1470 |
±12 ±12 |
880 880 |
– | 0,14 |
Заключение.

Вместо заключения упомяну замечательное интегральное решение, которое в комментариях к предыдущей статье привел хабрапользователь valexey. Речь идет об устройстве Si1143 производства Silicon Labs. Внутри у него два фотодиода – красный и ИК, блок управления тремя светодиодами, встроенная схема усиления и фильтрации, АЦП и модуль последовательного интерфейса I2C. Не буду описывать других подробностей, так как еще не успел опробовать. Судя по описанию, это устройство хорошо подходит для различных измерений связанных с пульсометрией.
P.S.
Репозиторий пополнился чертежами чувствительных элементов и промежуточных усилителей.
Про пульсометр для смартфона.
Всем любителям активного образа жизни и спорта, а также обладателям смартфонов несказанно повезло, поскольку ваши смартфоны обладают рядом скрытых способов, позволяющих решить ряд важных задач! Об одном таком способе из пойдет речь в этой заметке.
Если вы любите заниматься бегом в парке или стадионе, периодически путешествуете на велосипеде или роликах, а зимой бывает выбираетесь покататься на лыжах, то вам было бы полезно знать, что ваш, лежащий в кармане без дела смартфон мог бы сослужить вам хорошую и полезную службу. Во время таких занятий бывает интересно знать какое же расстояние вы в итоге прошли, сколько времени потратили, с какой скоростью двигались, в какой точке леса или города вы сейчас находитесь и многие другие данные. А если вы являетесь спортсменом любителем, то эта информация вам просто необходима. Большинство граждан либо не обращает внимание на возможность получения таких данных, либо покупают специальные часы-навигаторы, которые стоят не малых денег. Так вот в любом смартфоне на системе Android или Apple есть ряд спортивных приложений, которые бесплатно помогут решить все выше перечисленные задачи.
Но это еще не все — данные приложения могут также получать информацию о самочувствии вашего организма, а именно пульсе сердечной мышцы! Для спортсменов, а также любителей, которые занимаются по программе тренировок, и конечно для пожилых людей очень важно отслеживать свой пульс во время физической активности. Поддержание правильного пульса во время тренировки увеличит эффективность ваших занятий, укрепит сердце, улучшит общее самочувствие. Занятия на неправильном пульсе могут привести к повышенной утомляемости, снижению мотивации к занятиям, замедлит или остановит рост показателей и даже может привести к ряду заболеваний сердца. Поэтому если вы решили заниматься спортом на повышенных нагрузках, то пульсометр вам просто необходим!
Способы измерения пульса с помощью смартфона.
Есть два способа измерить ваш пульс в «походных» условиях. Оба способа подразумевают установку на ваш смартфон специального приложения.
Первый способ.
Установите себе на смартфон одно из приложений: Instant Heart Rate, Runtastic Heart Rate или Pulsometer. Чтобы измерить пульс вам достаточно лишь приложить палец к камере вашего смартфона и активировать программу.
Через 5-10 секунд программа установит ваш точный пульс в данный момент. Данный тип измерения пульса имеет небольшую погрешность и может использоваться в повседневной жизни. Минусы данного способа в том, что вам нужно совершить множество дополнительных действий: остановиться, достать телефон, активировать программу, приложить палец и т. д. Таким способом вы сможете измерить ваш пульс только в определенных точках вашей тренировки, и данный тип измерения вам не даст общей картины пульса во время тренировки. Поэтому для тех, кто хочет получать информацию о пульсе в течении всей тренировки есть другой способ.
Измерение пульса с помощью приложения для смартфона
Второй способ.
Данный способ не потребует от вас прерывания тренировки и позволит вам измерять ваш пульс в течении всего занятия. Для этого вам во первых необходимо установить спортивное приложение, а во вторых приобрести недорогой датчик сердечного ритма для смартфонов. Рекомендуется устанавливать сразу мощное и функциональное приложение, которое помимо пульса будет собирать всю информацию о тренировке: расстояние, скорость, темп, маршрут на карте, высоту подъема и спуска и т.д., а в качестве дополнения программа может быть использована как виртуальные тренер, который будет помогать вам развивать ваши физические возможности. Стоимость таких датчиков колеблется в диапазоне от 50$ до 150$. Для сравнения самый простой китайский наручный пульсометр стоит около 100$, и кроме пульса и времени ничего не измеряет. Если же вы приобретаете наручный пульсометр для измерения скорости и расстояния с функцией GPS (типа Garmin или Suunto), то его стоимость начинается от 300$ и доходит до 1000$. Выгода очевидна, поэтому рассмотрим данный способ подробнее.
Беспроводной датчик-пульсометр для смартфона.
Прежде чем выбрать датчик для смартфона нужно уточнить какой вид беспроводной BlueTooth связи поддерживает ваш телефон. Большинство современных смартфонов, производимых за последние 2 года имеют стандарт BlueTooth 4.0 — такой стандарт поддерживается большинством датчиков пульса. Смартфоны выпущенные до 2014 г как правило имеют стандарт связи BlueTooth 3.0 и ниже. В этом случае можно также найти беспроводной датчик-пульсометр, например модель Polar WearLink transmitter сможет работать с такими смартфонами, как Samsung Note 1, Galaxy 3 и другими.
В качестве подопытного датчика мы выбрали модель BCP-62 с современным форматом BlueTooth 4. 0, произведенную голландской фирмой BBB. Она занимается производством огромного количества профессиональных аксессуаров для велоспорта. И попробуем синхронизировать датчик с телефоном Samsung Galaxy S3 mini.
В комплекте вы найдете овальный датчик и эластичный ремень. На ремне с внешней стороны есть две ответные металлические кнопки, такие же кнопки есть на датчике. Как только вы присоединяете датчик к ремню он начинает работать, если отцепили хотя бы одну кнопку — датчик выключается на неопределенный срок. Батарейка при этом не расходуется.
На синхронизацию датчика и смартфона уйдет не более 5 минут! Прежде всего нужно установить батарейку. Далее необходимо активировать датчик путем присоединения к кнопкам. После этого на телефоне активируем функцию BlueTooth. Как только ваш смартфон обнаружит датчик попытайтесь присоединится к нему. Система скорее всего запросит пароль, который как правило равен либо «0000»(четыре нуля), либо «1234». Первый этап пройден!
Чтобы начать видеть свой пульс нужно войти в специальное спортивное приложение. Мы рекомендуем использовать приложение RunKeeper, которое даже в своем бесплатном базовом исполнении позволяет получать информацию с датчика пульса. Но также вы можете использовать и другие известные приложения такие, как Runtastic или Endomondo, которые позволят использовать датчик только после небольшого денежного взноса. Если приложение установлено, то осталось только надеть датчик на себя — он надевается на голое тело, иначе индикации пульса не будет.
Датчик крепится на эластичный ремень, который может дополнительно регулироваться по длине — подгоните его по своему размеру. Ремень надевается на грудь так, чтобы он находился на уровне сердца. С внутренней стороны ремня есть два полиуретановых пятна — в них расположены устройства, фиксирующие сердечный ритм.
Включите спортивное приложение на вашем смартфоне. Приложение RunKeeper автоматически распознает и предложит использовать ваш датчик. Другие типы приложений скорее всего обяжут вам зайти в настройки и выбрать «связанные устройства». Если все сделано правильно, то ваше спортивное приложение должно «увидеть» датчик и начать регистрировать ваш пульс.
Успехов в спортивных достижениях и следите за своим пульсом!
Нагрудный и оптический датчик для измерения ЧСС: что выбрать?
Пожалуй, сегодня практически каждый любитель бега знает о необходимости измерять пульс и использует для этого специальные девайсы. Еще не так давно самым популярным способом измерить ЧСС (частоту сердечных сокращений) во время тренировки было использование нагрудного датчика, но сейчас популярность набирают оптические датчики, которые встроены в спортивные часы и считывают пульс прямо с запястья, не требуя дополнительных аксессуаров. Удобство использования оптического датчика очевидно, но у многих возникают вопросы к его точности: не может же все быть так хорошо. Давайте разберемся, в чем принципиальная разница между этими девайсами и какие преимущества и недостатки есть у каждого из них. А выбор в пользу нагрудного или оптического датчика вы сможете сделать сами!
Нагрудный пульсометр
Принцип работы нагрудного пульсометра основан на считывании электродами электрических импульсов, которые возникают при каждом ударе сердца. Нагрудный пульсометр представляет собой ремешок с электродами, которые фиксируют активность сердца, а датчик передает эту информаци через bluetooth на спортивные часы или смартфон. Ремешок плотно фиксируется на грудной клетке и позволяет контролировать сердечный ритм на протяжении всей тренировки. Считается, что нагрудный датчик имеет минимальную погрешность и показывает максимально точные данные.
Мультиспортивные часы с трекером активности, измеряют уровень сверхнагрузки, смарт-функции
Мультиспортивная модель, поддерживающая более 130 спортивных режимов, в комплекте с часами идет внешний датчик пульса HRM-h20
Модель для многоборья, профиль высот и процентные данные о крутизне склона на дисплее
Оптический датчик
Принцип работы оптического датчика основан на оптическом эффекте. В его основе — светодиод и фотоэлемент. Свет от светодиодов попадает на просвет вен на запястье, а фотоэлемент фиксирует отраженный свет во время сокращение вен: чем больше крови в сосуде, тем меньше отраженного света. Таким образом, оптический датчик фиксирует сокращение сосудов, которое возникает после каждого удара сердца. Главное удобство оптического датчика — то, что он встроен в часы и не требует ношения дополнительного девайса, но многие сомневаются в их точности.
Мультиспортивные часы с Wi-Fi, оптическим датчиком пульса, датчиком Pulse Ox2 и системой бесконтактных платежей
Смарт-часы премиум-класса, сочетающие широкий набор спортивных функций и умные функции OS Wear by Google™
Спортивные часы с оптическим датчиком пульса, учитывают ваш уровень физической подготовки и дают адаптивные рекомендации по тренировкам
Разобравшись в принципе работы этих устройств, предлагаем рассмотреть их преимущества и недостатки, чтобы вы смогли выбрать датчик, который подойдет именно вам.
Комфорт при эксплуатации
Главный плюс оптического датчика — его использование не требует дополнительных устройств, он всегда с вами. Вы не забудете надеть его перед тренировкой или стартом и в нем внезапно не сядет батарейка. Еще одно преимущество — с его помощью вы можете измерять пульс не только во время тренировок, но и в состоянии покоя в течение дня — а этом дополнительный способ анализа функционального состояния организма и скорости восстановления.
С нагрудным датчиком все сложнее. Его нужно надевать перед каждой тренировкой или стартом и убедиться, что датчик не сползает и плотно прилегает к телу нужно стороной, чтобы электроды смогли считать сердечные импульсы. Чтобы импульсы улавливались датчиком, кожа в месте соприкосновения с ним должна быть влажной. При этом датчик может натирать кожу и требует ухода — ремешок делительно стирать после каждой тренировки со временем он может растягиваться и изнашиваться. Кроме того, владельцы нагрудных датчиков иногда сталкиваются с проблемой при синхронизации датчика с часами и замене батареек.
Впрочем, все эти недостатки компенсируются главным преимуществом — высокой точностью измерений. Еще одно преимущество — возможность синхронизации с мобильным телефоном (если на нем есть приложение для беговых тренировок): такие решение подойдет для начинающих бегунов, которые не готовы покупать дорогие спортивные часы, но хотят отслеживать показания ЧСС.
Точность измерения
Многочисленные испытания показывают, что нагрудные датчики дают более точные показания, максимально приближенные к результатам ЭКГ, но погрешность оптического датчика минимальна и обычно связана с отдельными ситуациями:
- • При интервальной нагрузке, когда из-за резкого изменения интенсивности частота сокращения вен изменяется чуть медленнее скорости сердечных ударов.
- • В холодную погоду возможно сильное сокращение сосудов из-за низкой температуры. А если вы наденете часы на одежду, то оптический датчик будет бесполезен и не сможет измерить ЧСС.
- • Погрешность в измерениях может быть вызвана попаданием на датчик пота и наличием татуировок.
Подводя итог, можно составить общие рекомендации для выбор датчика. Нагрудный датчик подойдет вам, если:
- • В вашем тренировочном плане есть интервальные тренировки высокой интенсивности, и для вас важно отслеживать точные показания пульса в каждый момент времени, чтобы не превышать заданные тренером параметры.
- • Вы ищете бюджетный вариант с высокой точностью результатов: нагрудный датчик можно синхронизировать с мобильным телефоном и со спортивными часами.
Вам подойдет оптический датчик, если:
- • вы хотите отслеживать пульс и активность в течение всего дня для контроля за функциональным состоянием организма,
- • вам нужен простой инструмент для контроля пульса во время тренировок, который нельзя забыть дома или неправильно надеть.
Выбрать подходящий вариант вы сможете в Лаборатории бега Runlab: наши эксперты по бегу порекомендуют вам спортивные часы в зависимости от ваших тренировочных целей и потребностей.
Спортивные часы Polar V800 c HRM (датчик пульса h20)
Что это?
Инновационная разработка от Polar! Новейшая модель пульсометра Polar V800 имеет самый продвинутый функционал на сегодняшний день. Эта модель объединяет в себе все уникальные разработки Polar и является универсальной моделью для любого вида спорта!
- Встроенный GPS
- Тренировочные программы
- Связь с iPhone
- Счётчик активности
- Поддержка датчиков для бега и велосипеда
Помимо этих ключевых особенностей пульсометр Polar V800 имеет все основные характеристики спортивного пульсометра!
Стильный современный дизайн и огромное количество функций делают Polar V800 незаменимым помощником любого спортсмена.
Дизайн
Это настоящий компьютер для спорта, измеряющий пульс, вычисляющий скорость, расстояние и много что еще. Датчик GPS встроен в корпус часов. Вес модели – 79 грамм, это чуть больше, чем вес модели RC3 GPS. В Polar V800 можно плавать, часы специально разработаны для триатлетов и один из первых экземпляров уже получил чемпион мира по триатлону на дистанции IRONMAN бельгиец Фредерик Ван Лиерде (Frederik Van Lierde).
Дисплей модели Polar V800 имеет разрешение 128×128 пикселей, его можно разбивать на 4 строки и переключать с черно-белого на бело-черный. Прочное стекло Gorilla Glass устойчиво к царапинам и ударным нагрузкам. Встроенный аккумулятор емкостью 350 мА·ч заряжается при помощи зажима, такой способ зарядки позволяет делать корпус герметичным. Часы Polar V800 смогут непрерывно проработать 50 часов с включенным GPS в режиме экономии энергии. При помощи встроенного GPS Polar V800 способны отслеживать скорость, расстояние и ваш маршрут, даже при плавании. Для расстояния в закрытых бассейнах в Polar V800 встроен гироскоп. Пульс будет отображаться на экране даже во время плавания.
Как это работает?
Спортивный компьютер Polar V800, оснащен множеством функций:
Orthostatic Test: Специальный тест Orthostatic Test, в основе которого лежит широко используемая ортостатическая проба. Тест помогает определить уровень восстановления организма и готовность его к следующей тренировке.
Recovery Status: Пульсометр определяет время восстановления до следующей тренировки.
Polar FLOW: Онлайн-сервис для ведения статистики.
Bluetooth SMART: Возможность работы с устройствами, поддерживающими протокол Bluetooth SMART. Это могут быть и смартфоны (например, iPhone) и устройства Polar (например, нагрудный передатчик H6).
Basic HR: Определение сердечного ритма с точностью ЭКГ основано на запатентованной технологии компании Polar.
Average Heart Rate: Определение среднего значения пульса за тренировку.
Target Zone: Возможность установки значений пульса для верхней и нижней границы целевой тренировочной зоны.
Own Code: Функция OwnCode или, другими словами, кодированная передача сигнала с передатчика на пульсометр. Функция позволяет исключить перекрестные помехи от мониторов сердечного ритма других пользователей находящихся рядом (ближе 2-х метров).
Time of Day: Время, дата, день недели, будильник.
Sova: Ночная люминесцентная подсветка.
WearLink+: В комплекте с пульсометром идет мягкий и комфортный кодированный передатчик Polar WearLink+, обеспечивающий передачу сигнала в кодированном режиме. Элемент питания может быть заменен пользователем самостоятельно. Не создает неудобств и ощущения дискомфорта при использовании.
Own Cal: Функция OwnCal предоставляет предельно точные данные по количеству сжигаемых калорий.
Language: Возможность выбора языка меню. Для выбора доступны английский, немецкий, французский и испанский языки, а в некоторых моделях, также доступны для выбора финский, шведский и португальский язык.
Complete HR: Расширенная функция Basic HR. Сердечный ритм может отображаться на функциональном дисплее не только в количественном выражении (кол-во ударов в минуту – bpm), но и в процентном отношении (% от вашего максимума).
24/7 activity: Режим фиксации двигательной активности 24 часа в сутки и 7 дней в неделю!
Memory Files: Автоматическое сохранение всех тренировочных данных по всем последним тренировкам.
Own Zone: Функция OwnZone предлагает пользователю оптимальные параметры индивидуальной целевой зоны сердечного ритма, рассчитываемой во время разминки на основании текущего состояния организма.
Sport Watch: Ключевые функции для спортивных тренировок.
Exercise Profile: Улучшенная функция программирования тренировок с возможностью задать до 7 различных профилей для многофазных тренировок, с заданием целевых зон по таймеру и расчетом периода восстановления, в том числе и по значению сердечного ритма.
Multi Sport: Возможность работ часов с датчиками бега и всевозможными велосипедными датчиками. Такие часы идеально подойдут для бегунов, для спортсменов занимающихся триатлоном и для поклонников мультиспорта.
Zone pointer: Графический указатель текущей спортивной зоны или перемещения внутри зоны.
Sport Zones: Упрощенный способ выбора и последующего контроля уровня интенсивности занятия, а также выполнения тренировочных программ, основанных на функции определения отдельных зон тренировки. Рассчитано по следующей схеме: очень легкая нагрузка (50-60% ЧСС max), слабая (60-70% ЧСС max), умеренная (70-80% ЧСС max), высокая (80-90% ЧСС max), максимальная (90-100% ЧСС max).
Own Index: Специальный тест OwnIndex, разработанный компанией Polar, позволяет на основе ваших антропометрических данных и вариабельности сердечного ритма максимально точно предсказать значение МПК (максимальное потребление кислорода) и, тем самым, определить уровень вашей функциональной подготовленности.
R-R: Запись времени в мили сек. между каждым R пиком сердечного ритма. Темп релаксации указывает на состояние физического восстановления организма. Такие данные позволяют вести углубленное изучение реакции на нагрузку с помощью специального ПО идущего в комплекте.
HR max: Функция определения индивидуального максимального пульса в покое с помощью теста OwnIndex.
IR Data: Режим двустороннего соединения с компьютером в инфракрасном диапазоне связи.
Training Planning: Функция Training Planning заключается в возможности планировать тренировочную программу с помощью сайта polarpersonaltrainer.com, где на выбор от ведущих мировых тренеров по бегу, велосипедному спорту и фитнесу представлено множество соответствующих тренировочных программ для разного уровня подготовки. В моделях спортивных пульсометров с новым программным обеспечением Polar Pro Trainer 5 вы можете не только составить тренировочный план, но и перенести его через инфракрасный порт в ваш пульсометр.
Training Load: Функция подсчета уровня тренировочной нагрузки и восстановления в дневнике тренировок на сайте polarpersonaltrainer.com.
Training Benefit: Мгновенный отчет и рекомендации по сделанной тренировке.
Speed and Distance: Функция определения точной информации по скорости бега и пройденной дистанции. Осуществляется благодаря специальному беговому инерционному датчику Polar, либо благодаря GPS датчику.
Running Index: Функция определения экономичности бега (Running Index). Основывается на измерении пульса и скорости спортсмена. Сопоставляя два этих параметра, и отслеживая их динамику от тренировки к тренировке пульсометр определяет ваш уровень эффективности бега.
Speed Pointer: Функция, позволяющая задать верхнюю и нижнюю границу скорости движения со звуковой и визуальной сигнализацией при выходе из данной зоны.
Auto Lap: Возможность запрограммировать монитор с беговым, велосипедным или GPS датчиком для отсечки этапов дистанции в зависимости от расстояния или времени, например, через каждый километр или через каждые 15 минут.
Altitude: Отображение и сохранение текущей высоты над уровнем моря, а также подсчет общего набора высоты за тренировку.
Exercise Reminder: Функция, напоминающая о регулярности тренировок.
Percent Max: Отображение пульса в процентах от максимума.
Какой пульсометр выбрать?
Разнообразие пульсометров может запутать даже искушенных атлетов – большое количество производителей сейчас осваивают рынок спортивных часов и фитнес трекеров. Однако, несмотря на разнообразие предложения, все пульсометры похожи по принципу своего действия.
Можно выделить 2 категории пульсометров, использующихся в мире спорта – измеряющие данные по электрокардиосигналу и измеряющие данные с помощью оптического датчика.
Кардиосигнал
Итак, к этой категории относится классический вариант пульсометра и знакомый большинству спортсменов монитор сердечного ритма – нагрудная лента, такая, например, как Polar H7.
У нашего сердца есть электрическая активность – впрочем, есть она и у других органов, но это уже другая история. Именно сердце было первым органом, активность которого точно измерили с помощью специальных приборов – это было еще в 1902 году. С тех пор технологии изрядно изменились и теперь прибор для измения пульса весит меньше 100 грамм вместо начальных 270 кг (!).
Итак, нагрудная лента монитора сердечного ритма имеет как правило 2 электрода и передатчик, который транслирует данные в устройства – часы, телефон или планшет.
Точность таких измерений весьма высока – производители заявляют о 99% совпадении с данными ЭКГ. Полученные таким образом данные как правило дают возможность анализировать не только данные частоты сердечных сокращений, но и R-R интервалы, что также может быть полезным.
Недостатком подобного способа измерения пульса является необходимость ношения датчика, а также то, что время от времени у него будет садиться батарейка – менять ее следует не часто, но тем не менее.
Именно этот способ измерения пульса предпочитают все серьезно тренирующиеся спортсмены, как профессионалы, так и любители.
Но прогресс не стоит на месте и в последние годы популярность приобретают другие способы измерения пульса, не требующие ношения ленты – такие как плетизмография.
Плетизмография
Это загадочное слово означает метод исследования кровотока, основанный на регистрации колебаний объема какой-либо части тела, связанный с динамикой кровенаполнения сосудов.
В спортивных гаджетах, в основном, применяется фотоплетизмография – то есть наполнение сосудов регистрируется с помощью оптического датчика.
Происходит это так – одна деталь датчика, излучатель, «просвечивает» нужную часть тела, а другая деталь принимает отраженный от тканей сигнал. Сужение и расширение сосудов, вызванное артериальной пульсацией, будет менять характеристики отраженного сигнала.
На данный момент есть несколько способов реализации технологии (заметим, что здесь мы говорим о проверенных производителях и массово распространенных устройствах).
Первый – это измерение пульса в ушной раковине, которое предлагает бренд Jabra. Для измерения пульса нужно вставить в ухо специальный наушник модели Jabra Pulse, который, помимо измерения пульса, будет проигрывать музыку с вашего плеера или смартфона, а также давать вам голосовые подсказки о ходе тренировки или о входящих вызовах.
Устройство умеет передавать пульс как на смартфон, так и на часы, работающие с Bluetooth Smart – Polar V800, например.
Второй вариант реализации – это измерение пульса с места непосредственного расположения часов, то есть с запястья.
Многие производители спортивных гаджетов активно пользуются этой технологией, не стал исключением и Polar – в 2015 году свет увидели часы Polar A360. Часы представляют собой синтез фитнес трекера и спортивных часов, измеряеют пульс с запястья, но при этом дружат и с нагрудной лентой – если вам нужны очень точные данные о пульсе.
Недостатки оптических датчиков
Технология пока несовершенна, но отвечает потребностям большинства спортсменов-любителей в мире.
На точность отображаемых данных влияет температура окружающей среды – прибор может немного «врать» на холоде.
Кроме того, при особо интенсивных движениях, например на резких беговых ускорениях, датчик немного перемещается на руке, трясется – результатом могут быть некорректные данные пульса.
Также к неправильным показаниям может приводить и резкий скачок пульса при нагрузке – наши тестирования показали, что оптические датчики не очень хорошо справляются с подобными ситуациями.
Для получения точных данных ремешок таких часов должен быть плотно прижат в руке пользователя – иначе принимающий сенсор просто не сможет точно принять отраженный сигнал.
Однако, для повседневного измерения пульса, а также для тренировок умеренной интенсивности – подобные часы вполне подходящий вариант.
Итоги
Итак, если вы любитель здорового образа жизни и ваша физическая активность обходится без работ на пределе своих возможностей, взрывных ускорений и очень резких движений, вы вполне можете пользоваться гаджетом с оптическим датчиком, таким как Jabra или Polar A360.
Если же ваши тренировки включают в себя серьезные работы, связанные с резкими ускорениями, тряской (на маунтибайке или трейлах например), вы тренируетесь в холодную погоду – мы советуем вам использовать старую добрую нагрудную ленту. Кстати, вы можете использовать А360 вместе с нагрудной лентой, надевая ее на серьезные тренировки, а в остальное время используя оптический датчик.
А мы ждем от производителей новых технологий и предложений!
Мобильная диагностика: как работают датчики уровня кислорода, пульса, ЭКГ и шума | Смарт-часы и фитнес-браслеты | Блог
Непростой 2020 год показал, что за здоровьем надо тщательно следить даже при самой невероятной занятости. Тем более, что развитие технологий позволяет делать это при помощи смартфона, умных часов или фитнес-браслета. Комбинация различных датчиков и софта может контролировать ряд важных параметров и делать выводы: все ли в порядке или стоит запланировать визит к врачу.
Всплеск интереса к повседневному контролю здоровья случился после появления на рынке «умных» часов и браслетов. Разработчики с самого начала встраивали в них не только акселерометр и/или гироскоп с навигационным приемником, но и датчики контроля сердечных ритмов. Сейчас в такие устройства ставят несколько дополнительных чипов, позволяющих узнать о своем организме много полезного.
Давайте разберемся, какие датчики применяются в «умных» гаджетах, что они умеют и насколько точным получается результат измерений.
Акселерометр и гироскоп
Изначально эти датчики устанавливали в смартфоны. Когда появились «умные» часы и браслеты, их также оснастили такими чипами: на работе акселерометра, например, построена одна из основных задач всех «умных» гаджетов — подсчет количества шагов.
Сейчас все настолько привыкли к тому, что акселерометр и гироскоп есть в мобильных устройствах, что не видят между ними разницы. Тем более, что функции этих датчиков реализуются одной микросхемой. На самом деле разница есть. Если коротко, то акселерометр реагирует на ускорение предмета, а гироскоп — на изменение его положения в пространстве. Поэтому с помощью акселерометра можно, например, понять, нужно ли сменить ориентацию экрана смартфона или посчитать шаги. А с помощью гироскопа — точно определить положение тела.
Зачем это нужно в мобильной диагностике? С подсчетом шагов все ясно — это контроль здорового образа жизни. Но это больше относится к фитнесу. А как это помогает в плане наблюдений за своим самочувствием?
Дело в том, что связка акселерометра и гироскопа обеспечивает работу функции, способной определить, что владелец устройства упал. «Умный» гаджет на основании резкого изменения показаний датчиков делает вывод, что пользователю необходима помощь, и автоматически вызовет экстренные службы, например, скорую или полицию. Зачем это нужно? Например, гаджет оперативно вызовет врачей, если с вами случится какая-то неприятность на улице. А при инсульте и инфаркте очень важно, чтобы квалифицированная медицинская помощь была оказана как можно быстрее.
К примеру, такая функция реализована в Apple Watch. По умолчанию она активируется у пожилых пользователей, также можно ее включить вручную.
Кстати, обратите внимание, что наличие акселерометра вместе с гироскопом позволяет получать более точные результаты тренировок: гироскоп точно распознает такие вещи, как бег на месте или прыжки, и понимает, когда вы идете пешком, а когда бежите.
Датчик пульса
Датчик пульса — первое устройство для мобильной диагностики, появившееся в носимых гаджетах. Он предназначен для контроля сердечных ритмов в состоянии покоя и при физической нагрузке. На основании собранной статистики можно оценить состояние здоровья и понять, оптимальны ли нагрузки на тренировках или, если имеются какие-либо заболевания, сориентироваться, не пора ли обратиться к специалисту.
Измерения пульса
Датчики пульса, используемые в мобильных гаджетах, работают на основе оптической технологии — фотоплетизмографии (PPG). Смысл ее заключается в следующем. При сокращении сердечной мышцы в кровеносных сосудах изменяется кровяное давление и происходит изменение интенсивности капиллярного кровотока. Увеличившееся количество крови в сосуде поглощает больше поступающего света. Если подать поток света определенной интенсивности, то на основании прошедшего через ткань или отраженного сигнала можно сделать вывод об изменениях анализируемой среды: например, подсчитать количество «всплесков» кровотока в минуту и сделать вывод о частоте пульса.
В мобильных гаджетах подсчет пульса реализуется на основе как прошедшего через ткань света (в компактных пульсоксиметрах), так и отраженного — в «умных» часах и фитнес-браслетах. В них светодиод, размещенный на внутренней стороне устройства, испускает свет,который отражается от тканей запястья и поступает на фотодатчик, регистрирующий уровень отраженного сигнала.
Для подсветки используется светодиод зеленого цвета (525 нм). Зеленый цвет излучения выбран потому, что является наиболее контрастным к красному цвету крови, согласно цветовому кругу Иттена, а следовательно, лучше всего поглощается.
Это оптическая установка с поддержкой сопряжения внешних мониторов сердечного ритма. Этот встроенный датчик обеспечивает все, что вы ожидаете, включая непрерывный мониторинг, тренировку в зонах частоты пульса, но также передает эти данные в аналитические данные о тренировочной нагрузке и также будет обслуживать показатели VO2 Max.
Наши первые опыты с часами Coros и их мониторами сердечного ритма не были удачными, но с тех пор ситуация, безусловно, улучшилась. Pace 2 отлично подходит для бега и тренировок в стабильном темпе.Соединение монитора с нагрудным ремнем определенно подходит, если вы много занимаетесь интервальными тренировками и тренируетесь с высокой интенсивностью, но в целом он хорошо показал себя в нашем тестировании.
Coros всегда ищет способы улучшить использование этих данных о частоте пульса, чтобы они могли развиваться и становиться более полезными. Если вы не хотите тратить много денег на часы для мультиспорта и хотите иметь хороший монитор сердечного ритма, на него определенно стоит обратить внимание.
Пример данных Coros Pace 2
Polar Vantage V2
Цена на момент рассмотрения: 449 фунтов стерлингов.99
Vantage V2 является продолжением топовых мультиспортивных часов Polar, в которых впервые была представлена новая технология датчика сердечного ритма для повышения точности измерения на запястье.
С V2 вы по-прежнему получаете его сенсорную технологию Precision Prime, основанную на светодиодах с использованием двух светодиодов разного цвета и датчика контакта с кожей, чтобы убедиться, что он снимает надежные и точные показания, когда вы двигаетесь.
Этот датчик поддерживает широкий спектр функций, помимо основных компонентов спортивных часов.Он поддерживает богатые функции обучения и анализа Polar, а также расширенный мониторинг сна, который вместе с Fitbit обеспечивает точность и понимание.
Проверяемый, монитор HR Vantage V2 в целом отлично справляется со своей задачей. Это, конечно, не лишено странных диких скачков или странно низкой частоты сердечных сокращений и начала тренировок. В целом он предоставляет достоверные данные.
У вас есть возможность подключить внешний монитор сердечного ритма, и если вы хотите максимально использовать лучшие функции V2, это, вероятно, лучший вариант.Хотя без него он должен служить многим так же, как и в большинстве наших тестов.
Образец данных Polar Vantage V2
Лучшие умные часы для измерения ЧСС: Apple Watch Series 6
Цена на момент рассмотрения: 379 фунтов стерлингов
Мы можем обсудить, следует ли вам называть Apple Watch Series 6 спортивными часами или умные часы, но нет никаких сомнений в том, что они стали надежным устройством для мониторинга сердечного ритма – и его последние часы, как и Series 5, впечатляют в отделе мониторинга сердечного ритма.Фактически, это может быть один из лучших оптических сенсоров для запястья, которые мы пробовали.
С точки зрения пригодности мы провели такое же тщательное тестирование, как и все носимые устройства из этого списка, и это действительно впечатляет, когда многие мониторы на запястье дают сбой. Мы говорим о высокоинтенсивных интервальных тренировках.
Данные доступны для просмотра в собственном приложении Apple Workout, но преимущество наличия обширной коллекции сторонних приложений Watch означает, что вы также можете просматривать эти данные в таких местах, как Strava и Runkeeper.
Если вы не заботитесь о работе в зонах частоты пульса, он хорошо оборудован для получения надежных показаний пульса в состоянии покоя в течение дня, а с добавлением ЭКГ теперь можно использовать показания пульса для обнаружения серьезного сердечного ритма проблемы, включая мерцательную аритмию.
Эти данные можно просматривать в собственном приложении Apple Health, а также экспортировать в PDF-файл для передачи медицинским работникам.
Наряду с улучшенным аппаратным обеспечением, Apple явно доработала программное обеспечение, чтобы значительно улучшить производительность своего пульсометра.
Хотя Fitbit и Samsung действительно предлагают достойные решения для мониторинга сердечного ритма на своих умных часах, мы считаем, что именно Apple делает все возможное, чтобы заставить все это работать, и на самом деле они работают лучше, чем многие спортивные часы.
Образец данных Apple Watch Series 6:
Сравнение HR: Apple Watch Series 6 (слева) и нагрудный монитор Wahoo Tickr (справа)
Fitbit Versa 3
Цена при проверке: 199 фунтов стерлингов. 99
С Fitbit Versa 3 и совместным дизайном Fitbit Sense, мы бы сказали, что его мониторинг сердечного ритма действительно лучше всего подходит для мониторинга в течение всего дня. Он может выдерживать тренировки в стабильном темпе, но дает сбой, когда вы увеличиваете интенсивность. Если вам это нравится, возможно, стоит подумать об этом.
Fitbit использует новую технологию оптических датчиков PurePulse 2.0, в которой увеличена площадь поверхности, с которой он может снимать показания. Теоретически это должно привести к повышению точности.
В ходе нашего тестирования во время бега, HIIT-сессий, заездов в закрытых помещениях и во время гребли с ним мы обнаружили, что ему сложно поддерживать соответствие с нагрудным ремнем пульсометра и часто можно регистрировать более высокие максимальные показания. Было много пробежек и тренировок в помещении, где это соответствовало монитору с нагрудным ремнем.
Если вас интересует доступ к мониторингу сердечного ритма медицинского уровня, в Sense есть датчик ЭКГ, чтобы предоставить вам это. Однако он стоит больше, чем Versa 3.
Пульс на Versa 3 поддерживает другие функции, имеющиеся в вашем распоряжении, например, дает вам представление о вашем уровне кардиотренированности и дает вам знать, насколько регулярно вы используете минуты активной зоны. Это попытка сместить акцент с точного подсчета шагов на достижение рекомендованного количества минут, когда вы повышаете частоту сердечных сокращений с помощью упражнений.
Как мы уже говорили, он определенно лучше подходит для мониторинга в течение всего дня, но если вы тренируетесь в зонах частоты пульса или серьезно относитесь к тренировкам, он, вероятно, не для вас.
Ознакомьтесь с нашим обзором Fitbit Versa 3
Withings Steel HR Sport
Цена в обзоре: 189,95 фунтов стерлингов
Withings Steel HR Sport – это стильный гибрид, который даст вам производительность, аналогичную той, что у Nokia Steel HR отличается высокой производительностью пульсометра, и это хорошо.
Если вы думаете, подождите, Withings? Да, соучредитель Withings выкупил бизнес, который он продал Nokia.Steel HR Sport является преемником Steel HR, и если вам нужен надежный датчик сердечного ритма, скрытый под стильными аналоговыми часами, это должен быть ваш.
Теперь, когда экран встроен в верхнюю часть циферблата, вы можете просматривать данные о частоте пульса в реальном времени во время тренировки. Дополнительные функции, основанные на частоте сердечных сокращений, включают возможность измерения VO2 Max для оценки вашего уровня физической подготовки. К сожалению, вы не можете настроить зоны частоты пульса для тех, кто планирует полагаться на них при занятиях HIIT.
При тестировании впечатления были очень хорошими, и они даже задерживались в некоторых интервальных тренировках, когда большинство оптических датчиков плохо справлялись с быстрым изменением частоты сердечных сокращений. Показания в реальном времени, как правило, следовали за нагрудным ремнем Polar h20, с которым мы его проверяли. Однако после завершения сеанса эти данные, казалось, исправились на графиках. Окончательный результат был исключительно близким; Steel HR Sport не отстает.
В дополнительном приложении Health Mate вы сможете просматривать текущие данные о частоте пульса, если вы тренируетесь со своим телефоном поблизости.Это упрощает работу, когда ваш сеанс завершен, и вам нужно тщательно изучить данные.
Вы, безусловно, получите более продвинутые показатели, основанные на частоте сердечных сокращений, в другом месте, но с точки зрения гибрида, который может выдержать тяжелые испытания в тренажерном зале, в котором мы работаем, Steel HR Sport отлично справляется.
Вы можете ознакомиться с нашим полным вердиктом об элегантном гибриде в нашем обзоре Withings Steel HR Sport, чтобы узнать, как другие его функции показали себя в нашем тестировании.
Образец данных Withings Steel HR:
Образец данных HR: Withings (слева) и нагрудный ремень Polar (справа)
Лучший фитнес-трекер для измерения пульса: Fitbit Charge 4
Цена при рассмотрении : 129 фунтов стерлингов. 99
Fitbit Charge 4 – это последняя версия флагманского трекера, теперь принадлежащего Google, и он упакован в ту же настройку HR, что и Charge 3. Так что ожидайте аналогичной производительности. Как и любой монитор ЧСС на запястье, он может бороться с высокой интенсивностью, но все равно будет достаточно хорош для тренировок в тренажерном зале и в дороге, если вы не слишком беспокоитесь о точной точности.
Он снова полагается на собственную технологию PurePulse от Fibit для обеспечения таких функций, как измерение частоты пульса в реальном времени во время тренировки и возможность тренироваться в зонах частоты пульса.Fitbit добавил некоторые полезные функции, связанные с частотой пульса, такие как минуты активной зоны, которые теперь вознаграждают вас за достижение определенных зон частоты пульса. Вы также будете получать гудок, когда во время тренировки достигнете новой зоны частоты пульса.
Как и Apple Watch, здесь речь идет не только об использовании частоты пульса для упражнений. Charge 3 также непрерывно отслеживает частоту сердечных сокращений, чтобы оценить ваше текущее состояние физической формы с помощью показаний пульса в состоянии покоя.
Он также использует этот датчик для разблокировки функций осознанности, таких как отслеживание стресса с помощью управляемых дыхательных упражнений.Датчик сердечного ритма также используется во время мониторинга сна для получения дополнительных показателей, помогающих анализировать качество вашего времени в стране кивков.
В нашем тестировании история схожа с тем, что мы получили с Charge 3. Для некоторых устойчивых пробежек он хорошо держался за нагрудный ремень, но срывался, когда вы добавляете в них интервалы высокой интенсивности. После тренировки Charge 4 лучше анализировал данные в приложении, чем во время тренировки. Когда дело доходит до непрерывного мониторинга сердечного ритма, это, безусловно, другая история, и данные в реальном времени кажутся намного более надежными.
Если вас не устраивают технические графики конкурентов, приложение Fitbit – один из самых доступных способов отслеживать ваши тренировки и данные о ЧСС. это ни в коем случае не идеальный трекер, но определенно более надежный, чем многие фитнес-трекеры, которые мы пробовали. Кроме того, если вы ищете что-то более тонкое, с отслеживанием сердечного ритма и более дешевое, обязательно обратите внимание на Fitbit Inspire HR и новый Fitbit Inspire 2.
Прочтите наш подробный обзор Fitbit Charge 4, чтобы получить больше информации о флагманском фитнес-трекере Fitbit.
Образцы данных Fitbit Charge 4:
Образцы данных ЧСС: нагрудный ремень (вверху) и Fitbit (внизу)
Лучшее из остальных: фитнес-трекеры с пульсометром
Garmin Vivosmart 4
Цена на момент обзора: 89,99 фунтов стерлингов
Vivosmart 4, возможно, существовал некоторое время, но он по-прежнему остается одним из лучших фитнес-трекеров благодаря своему тонкому дизайну. Это также связано с тем, что он расширяет возможности встроенного пульсометра, предлагая более точные данные.
Его, конечно, можно использовать для измерения интенсивности упражнений, хотя вы будете полагаться на датчики движения для отслеживания этой активности, поскольку нет поддержки GPS. Есть поддержка для измерения VO2 Max, поэтому максимальное количество кислорода, которое ваше тело может использовать во время тренировки. Просто обратите внимание, что вам нужно будет сделать несколько тренировок, чтобы откалибровать это.
Как и трекер Fitbit, он также может предлагать непрерывный мониторинг сердечного ритма в течение дня для получения тех значений сердечного ритма в состоянии покоя, которые могут указывать на ваш текущий уровень здоровья и физической формы.
В дополнение к этому он также будет измерять вариабельность сердечного ритма, чтобы активировать отслеживание стресса и эффективно использовать новую функцию Garmin Body Battery. Эта функция призвана дать вам лучшее представление о том, насколько хорошо ваше тело восстановлено к следующей тренировке. Он делает это, принимая во внимание ваш уровень стресса (измеренный с помощью вариабельности сердечного ритма), недавнюю физическую активность и продолжительность сна, давая вам оценку в процентах.
С точки зрения производительности Vivosmart 4 не является трекером, предназначенным для людей с серьезными спортивными амбициями, и это отражается на характеристиках датчика сердечного ритма.Это хорошо для обычных пользователей, которые хотят следить за своим уровнем физической подготовки, но может подвести вас, когда ситуация станет более интенсивной.
Для удивительно тонкого трекера, Vivosmart 4 многое делает с пульсометром, который ему удается втиснуть. Если вам действительно нужно что-то более функциональное (но без функции Body Battery), вы всегда можете выбрать вместо этого Vivosport.
Ознакомьтесь с нашим полным обзором Garmin Vivosmart 4 или .
Образцы данных Garmin Vivosmart 4
Образцы данных HR: Garmin (слева) и нагрудный ремень Polar (справа)
Что вам нужно знать
В Valencell мы получаем довольно много запросов об оптическом мониторинге сердечного ритма и его работе. Поэтому мы составили это руководство, чтобы дать ответы на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов об оптическом мониторинге сердечного ритма. Это длинный пост, поэтому вот краткое описание на тот случай, если вы захотите перейти к определенному разделу:
- Как работает оптический пульсометр (OHRM)?
- Как работает технология OHRM?
- Это должно быть новое нововведение, верно? Краткая история PPG
- Каковы основные проблемы носимых устройств OHRM?
- Итак, как мне правильно получить OHRM?
- Какие показатели вы можете получить от PPG?
- В каких форм-факторах используется OHRM?
- Как сегодня используются устройства OHRM?
Как работает оптический мониторинг сердечного ритма (OHRM)?
Сегодня большинство носимых устройств с мониторами сердечного ритма используют метод, называемый фотоплетизмографией (ФПГ), для измерения сердечного ритма.PPG – это технический термин, обозначающий попадание света на кожу и измерение количества света, рассеиваемого кровотоком. Это чрезмерное упрощение, но датчики PPG основаны на том факте, что свет, попадающий в тело, будет рассеиваться предсказуемым образом по мере изменения динамики кровотока, например, при изменении частоты пульса крови (частоты сердечных сокращений) или при изменении объема крови (сердечная выход).
Как работает технология? Датчики
PPG используют четыре основных технических компонента для измерения частоты пульса:
1.Оптический излучатель – обычно состоит как минимум из двух светодиодов, которые посылают световые волны на кожу. Из-за значительных различий в оттенке кожи, толщине и морфологии, связанных с разнообразием потребителей, большинство современных OHRM используют несколько длин волн света, которые по-разному взаимодействуют с разными уровнями кожи и тканей.
2. Цифровой сигнальный процессор (DSP) – DSP улавливает свет, преломленный пользователем устройства, и преобразует эти сигналы в единицы и нули, которые могут быть вычислены в значимых данных о частоте пульса.
3. Акселерометр – акселерометр измеряет движение и используется в сочетании с сигналом DSP в качестве входных данных в алгоритмы PPG.
4. Алгоритмы – алгоритмы обрабатывают сигналы от DSP и акселерометра в данные о частоте сердечных сокращений, устойчивые к движению, но также могут вычислять дополнительные биометрические данные, такие как VO 2 , сожженные калории, интервал RR, вариабельность сердечного ритма, концентрации метаболитов в крови , уровень кислорода в крови и даже кровяное давление.
Посмотрите это: Создание носимого устройства с мониторингом сердечного ритма
Датчики PPG должны быть новинкой, верно?
PPG на самом деле почти 150 лет, но в 21 веке он был революционизирован для новых вариантов использования.Оптический мониторинг кровотока в реальном времени был впервые использован в конце 1800-х годов, когда люди подносили руку к свече в темной комнате, чтобы увидеть структуру сосудов и кровоток. Совсем недавно, в начале 1980-х, были выпущены первые пульсоксиметры для использования в больницах, которые измеряли частоту пульса и содержание кислорода в крови с помощью двух чередующихся светодиодов. Они очень похожи на зажимы для пальцев или ушей, которые до сих пор используются в медицинских учреждениях.
PPG за последние 5-10 лет были сосредоточены на потребительских приложениях этой технологии к носимым устройствам.Это потребовало радикальной разработки, известной как толерантный к движению PPG, потому что использование датчиков PPG во время движения и активности значительно увеличивает количество шума движения, который необходимо удалить, чтобы найти сигнал кровотока.
Вот краткая визуальная история датчиков PPG:
Каковы основные проблемы носимых устройств OHRM?
PPG звучит относительно просто, но на самом деле его очень сложно точно реализовать для носимых устройств. Измерение PPG в состоянии покоя (сон, сидение и стояние) относительно просто, но измерение PPG во время физической активности невероятно сложно. Фактически, существует пять основных проблем, с которыми вы столкнетесь при создании носимых устройств с OHRM:
1. Оптический шум – Самым большим техническим препятствием при обработке сигналов датчика PPG является отделение биометрического сигнала от шума, особенно шума движения. К сожалению, когда вы направляете свет на кожу человека, только небольшая часть света возвращается к датчику, а из общего количества собранного света только ~ 1/1000 его может фактически указывать на кровоток с сердечной перекачкой.Остальные сигналы просто рассеиваются другим материалом, например кожей, мышцами, сухожилиями и т. Д.
2. Тон кожи – У людей разный цвет кожи, и разные оттенки кожи по-разному поглощают свет. Например, более темная кожа поглощает больше зеленого света, что представляет проблему, потому что большинство OHRM используют зеленые светодиоды в качестве излучателей света, что ограничивает их способность точно измерять частоту сердечных сокращений через темную кожу. Это также представляет проблему для измерения частоты сердечных сокращений через татуированную кожу, что Apple выяснила на собственном горьком опыте в так называемом « tattoogate », когда люди с татуировками на запястьях обнаружили, что монитор сердечного ритма на Apple Watch работает плохо – или нет. вообще – для них.
Прочтите это: Как тестировать биометрические носимые устройства
3. Проблема кроссовера – Один из наиболее сложных аспектов оптического шума для OHRM, который создается движением и активностью, возникает во время так называемой периодической активности, которая включает в себя непрерывное повторение аналогичного движения. Чаще всего это видно по частоте шагов, измеренной во время бега трусцой и бега, поскольку частота шагов обычно находится в том же общем диапазоне, что и частота ударов сердца (140–180 ударов / шагов в минуту).Проблема, с которой сталкиваются многие OHRM, заключается в том, что алгоритмам, интерпретирующим входящие данные оптического датчика, становится легко ошибочно принять частоту шагов («каденс») за частоту сердечных сокращений. Это известно как «проблема кроссовера », потому что, если вы посмотрите на измерения на графике, когда частота пульса и частота шагов пересекаются друг с другом, многие OHRM, как правило, фиксируются на частоте шагов и представляют это число как частоту пульса. , даже если частота пульса может резко измениться после кроссовера.
4. Расположение датчика – Расположение OHRM на теле представляет собой уникальные проблемы, которые значительно различаются в зависимости от местоположения. Оказывается, запястье – одно из худших мест для точного PPG-мониторинга частоты сердечных сокращений из-за гораздо более высокого оптического шума, создаваемого в этой области (мышцы, сухожилия, кости и т. Д.), А также из-за высокой степени вариабельности сосудов. структура и перфузия крови в человеческих популяциях. Предплечье значительно лучше из-за более высокой плотности кровеносных сосудов у поверхности кожи.Тем не менее, ухо – безусловно, лучшее место на теле для OHRM, потому что это, по сути, просто хрящ и кровеносные сосуды, которые мало двигаются, даже когда тело находится в энергичном движении, и из-за идеального банка артериол между анти- -козьевой и ушной раковины, что резко снижает оптический шум, который необходимо фильтровать.
Нажмите, чтобы загрузить: Схема расположения кузова OHRM
5. Низкая перфузия – Перфузия – это процесс доставки крови организмом к капиллярам.Как и в случае с оттенком кожи, уровень перфузии сильно варьируется в зависимости от населения, при этом такие проблемы, как ожирение, диабет, сердечные заболевания и артериальные заболевания, снижают перфузию крови. Низкая перфузия, особенно в конечностях тела, где находится большинство носимых устройств, может представлять проблемы для OHRM, потому что отношение сигнал / шум может быть резко снижено, поскольку более низкая перфузия коррелирует с более низкими сигналами кровотока. Область головы (включая ухо, виски и лоб) обеспечивает гораздо более высокую перфузию и лучшее качество фотоплетизмограмм, чем запястья или стопы.
Итак, как мне получить OHRM правильно?
OHRM, очевидно, очень сложно сделать точно, но, безусловно, возможно, и вот как это сделать. На высоком уровне вам необходимо иметь очень хорошую оптомеханику и алгоритмы извлечения сигналов.
Каждый из них имеет несколько измерений, поэтому давайте рассмотрим каждый из них более подробно:
Оптомеханика
- Оптомеханическая муфта – эффективно ли направляется свет к телу и от него в устройстве? Это очень важно для максимального увеличения сигнала кровотока и минимизации шума окружающей среды, такого как солнечный свет, который может добавить шум на датчик.
- Используются ли правильные длины волн для определения местоположения тела? Для разных участков тела датчика требуются разные длины волн, отчасти из-за разного физиологического строения тела в разных местах и из-за воздействия шума окружающей среды на разные участки тела.
- Используются ли несколько эмиттеров и правильно ли они разнесены? Расстояние между излучателями важно для гарантии того, что вы измеряете достаточный объем правильного кровотока и меньше артефактов движения.
- Такова механика, что общее смещение между датчиком и кожей минимально во время упражнений или движения тела? Это может быть проблемой для многих распространенных случаев использования носимых устройств, таких как бег, бег трусцой и, в частности, упражнения в тренажерном зале.
Алгоритмы извлечения сигналов
- Были ли алгоритмы проверены на разнообразном наборе населения? Важно убедиться, что устройство работает с разными оттенками кожи, независимо от пола, типа телосложения, уровня физической подготовки и т. Д.
- Устойчивы ли алгоритмы к нескольким типам шума движения? Алгоритмы должны уметь работать во время различных видов деятельности, включая ходьбу, бег (высокоскоростной устойчивый бег и интервальные тренировки), спринт, занятия в тренажерном зале (поднятие тяжестей, кроссфит и т. Д.) И повседневные действия, такие как набор текста, разговор по телефону. , или езда в автомобиле.
- Можно ли масштабировать методологию извлечения сигналов для различных форм-факторов? Вы не хотите использовать разные алгоритмы для разных форм-факторов, которые вы, возможно, захотите использовать.
- Постоянно ли улучшаются алгоритмы для обработки большего количества вариантов использования и новых биометрических данных? Эта технология и рынок носимых устройств стремительно развиваются, и вы должны продолжать вводить новшества, чтобы соответствовать постоянным требованиям клиентов.
Прочтите это: 10 Рекомендации по использованию оптического пульсометра для новых носимых устройств
Какие показатели можно получить от датчиков PPG?
Хотя PPG действительно сложно сделать правильно, когда вы все делаете правильно, он может быть очень мощным.Высококачественный сигнал PPG лежит в основе множества биометрических данных, которые сегодня требуются рынку. Например, вот список некоторых (но не всех) биометрических данных, которые вы можете получить из высокоточных и устойчивых к движению PPG:
- Частота дыхания – частота дыхания – это количество вдохов, сделанных за период времени (обычно 60 секунд), и более низкая частота дыхания в состоянии покоя обычно коррелирует с более высоким уровнем физической подготовки.
- VO 2 max – VO 2 измеряет максимальный объем кислорода, который может использовать кто-либо, а VO 2 max широко считается показателем аэробной выносливости.
- Уровни кислорода в крови (SpO 2 , насыщение кислородом) – уровни кислорода в крови указывают на концентрацию кислорода в крови.
- Интервал R-R (вариабельность сердечного ритма) – с точки зрения непрофессионала, интервал R-R – это время между импульсами крови (или ударами ЭКГ), и, как правило, чем больше варьируется время между ударами, тем лучше. Анализ интервала R-R может использоваться, среди прочего, как индикатор уровня стресса и различных сердечных заболеваний.
- Артериальное давление – большинство людей хорошо знакомы с артериальным давлением как показателем здоровья сердечно-сосудистой системы, но большинство людей не знают, что некоторые из самых передовых технологий сегодня могут оценивать артериальное давление с помощью сигналов датчика PPG.
- Сердечная эффективность – это еще один показатель физической подготовки, который обычно измеряет, насколько эффективно ваше сердце работает, чтобы сделать один шаг. Это показатель того, насколько тяжело вашему сердцу придется работать, чтобы выполнять более сложные упражнения, такие как бег или езда на велосипеде.
Ниже вы можете увидеть упрощенный сигнал PPG, где каждая из биометрических характеристик измеряется в этом сигнале.
Прочтите это: Как возникает точность в биометрических носимых устройствах и почему это важно
В каких форм-факторах используется OHRM?
Носимые устройства в наши дни принимают все формы и размеры, в том числе браслеты, умные часы, аудионаушники, браслеты для ног и многое другое.Поскольку OHRM становится требованием практически для всех носимых устройств, вам необходимо убедиться, что технология OHRM, которую вы выбираете для своего устройства, может быть развернута в нескольких форм-факторах, без необходимости полностью возвращаться к чертежной доске.
Прочтите это: Ударьте родинки, исчезающие черты лица и другие признаки того, что вашему проекту биометрических носимых устройств требуется помощь
Как сегодня используются устройства OHRM?
Все эти носимые форм-факторы сегодня используются в самых разных сценариях использования и приложениях. Обычно мы видим три основных сценария:
1. Образ жизни – обычно отслеживание таких вещей, как шаги, базовые движения, отдых и / или случайный пульс и т. Д. В этом сценарии комфорт и стиль обычно ценятся выше точности, хотя мы начинаем видеть это изменение с ростом интереса потребителей к здоровью и фитнес-анализ.
2. Во время сеанса – сфокусирован на биометрических измерениях в реальном времени во время определенных действий, таких как тренировки, бег, езда на велосипеде или даже тушение пожара.В этих сценариях высоко ценятся стабильность и точность.
3. Личное здоровье – постоянное измерение показателей личного здоровья, таких как частота сердечных сокращений, артериальное давление, сатурация кислорода и т. Д. Эти измерения могут использоваться в сочетании с планом профилактики (для здорового населения) или планом управления заболеванием (для тех, кто состояние здоровья, такое как гипертония, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и т. д.). В этих сценариях высоко ценятся точность и комфорт.