что значит bpm на фитнес браслете

Мобильная диагностика: как работают датчики уровня кислорода, пульса, ЭКГ и шума

Содержание

Содержание

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.

«Умные» гаджеты регистрируют пульс автоматически (по расписанию) или по желанию пользователя. На основании измеренных значений они построят красивые графики в мобильных или десктопных приложениях, которые помогут следить за уровнем пульса: контролировать выход за установленные пределы, наблюдать процесс в динамике за определенные интервалы времени. В целом с этой задачей мобильные устройства справляются хорошо.

Измерения артериального давления

Раз датчик пульса анализирует сердечные ритмы на основе изменений кровотока и давления, то логично предположить, что с его помощью можно не только посчитать пульс, но и измерить давление. Это на самом деле так. На основании данных, полученных от датчика пульса, программа может рассчитать величину артериального давления.

Но проблема заключается в том, что для того, чтобы получить близкий к реальному результат, необходимо выполнить калибровку устройства под конкретного пользователя. В противном случае измерение давления будет корректным только для тех, у кого оно находится на нормальном уровне, и еще не проявились возрастные изменения или проблемы, связанные с различными заболеваниями. Поэтому, если вы хотите с помощью «умных» гаджетов контролировать еще и давление, ищите модель с настройкой измерений под владельца.

Датчик ЭКГ

Еще более интересная вещь в плане контроля здоровья — датчик электрокардиографии (ЭКГ). Дело в том, что о работе сердца можно судить не только по изменениям кровотока в сосудах, но и по электрическим сигналам, которые возникают в процессе работы этого органа. И эта информация точнее и информативнее. Электрокардиограмма, полученная специалистом медицинского центра, позволяет сделать выводы о работе сердца и его здоровье. Для этого на руки, ноги и грудную клетку устанавливают электроды, а результат интерпретирует компьютер.

Точно такой же датчик ЭКГ, только миниатюрных размеров, сейчас устанавливают в ряд мобильных устройств. Например, начиная с 4-го поколения, датчик ЭКГ имеется в Apple Watch. Но с мобильными датчиками существует ряд проблем.

Дело в том, что в профессиональном медицинском оборудовании обычно используют 10-12 датчиков, минимум шесть из них размещают в области сердца. А носимое мобильное устройство крепится на запястье. То есть, оно удалено от сердца на большое расстояние. И датчиков в таких устройствах значительно меньше.

Например, в Apple Watch их всего два: один размещен в Digital Crown, второй вместе с датчиком пульса установлен на внутренней стороне.

Поэтому точность ЭКГ, снятого с помощью мобильного устройства, не настолько высока, чтобы делать серьезные клинические выводы. Тем не менее, даже такой точности достаточно, чтобы определить мерцательную аритмию, показывающую, что визит к врачу откладывать не стоит.

Еще один важный момент — работа функции ЭКГ должна пройти проверку надзорных органов в разных странах. На момент написания статьи у Apple, например, получено разрешение для использования функции ЭКГ на территории США. В России Росздравнадзор сертифицировал ее буквально несколько дней назад. В остальном мире она официально отключена, хотя датчики в устройствах имеются. Остается только надеяться, что вопрос рано или поздно решится и полезная функция будет разблокирована.

Датчик уровня шума

Еще одна занятная функция, которая имеется, например, в Apple Watch — измерение уровня шума. Датчик регистрирует уровень фонового шума и, если он в течение некоторого времени превышает пороговое значение, гаджет выдает уведомление и предлагает покинуть место с высоким уровнем шума.

Полезна ли такая функция? Да, поскольку ВОЗ обращает внимание на то, что значительное количество людей подвергается риску потерять слух из-за сильного шумового воздействия в местах развлечений. Вы, наверное, замечали, что после того, как выходишь с рок-концерта или из клуба, некоторое время все слышно словно сквозь вату. Вот от таких «сюрпризов» датчик шума вас и защитит. Если, конечно, вы сами захотите защищаться.

Датчик уровня кислорода в крови

Теперь поговорим о новомодном датчике, которым мобильные устройства начали оснащать недавно. Это датчик определения уровня кислорода в крови. В свете коронавирусной инфекции, ставшей главной темой 2020 года, эта функция оказалась чуть ли не самой рекламируемой.

Нужно отметить, что, помимо наблюдений за своим состоянием в свете последних событий, контроль за уровнем кислорода в крови интересен и в других случаях: недостаток кислорода приводит к таким нехорошим вещам, как дыхательная недостаточность, одышка, головные боли и так далее.

Медики измеряют уровень кислорода в крови с помощью небольших приборов — пульсоксиметров. Внешне они напоминают прищепку с экраном, которая крепится на палец и выдает информацию о пульсе и степени насыщения кислородом артериальной крови. По этой причине датчики уровня кислорода в крови также называют датчиками SpO2.

Расшифровывается эта аббревиатура так:

Нормальной считается величина сатурации от 95 до 100%, показания ниже 90% говорят о наличии проблем.

В пульсооксиметре датчик измерения уровня кислорода работает следующим образом. В приборе установлен светодиод, излучающий сигналы инфракрасного диапазона и красного цвета, а также фотодетектор, фиксирующий, какая часть светового потока прошла через ткани пальца с капиллярными сосудами. Аналогичный способ используется и в умных гаджетах.

Только фотодетектор принимает не прошедший через ткани, а отраженный от них сигнал, так как браслет или часы крепятся на запястье. На основании уровня отраженного сигнала приложение, встроенное в гаджет, делает оценку сатурации и выводит на дисплей измеренное значение.

Такие датчики есть в новой серии Apple Watch, а также в ряде фитнес-браслетов, например, Honor Band 5 и Huawei Band 4 PRO.

Точность измерений и их использование для диагностики

Все перечисленные измерения — сердечных ритмов, ЭКГ и уровня кислорода — работают в мобильных гаджетах в упрощенном режиме. Они имеют уровень погрешности, не позволяющий использовать их как медицинские диагностические приборы. Это написано в документации ко всем «умным» часам и фитнес-трекерам, но, тем не менее, на этом стоит дополнительно заострить внимание.

К примеру, датчик уровня кислорода может ошибаться на несколько процентов, причем значение может колебаться, как в большую, так и в меньшую сторону. Также результаты измерений изменятся в том случае, если браслет или часы неплотно прилегали к вашему запястью, либо потому что резко похолодало.

Поэтому производители и специалисты обращают внимание, что все данные, полученные с мобильных датчиков, могут использоваться для общего контроля здоровья и оценки динамики состояния организма. Они не предназначены для постановки диагнозов и не являются медицинскими приборами. Для профессионального осмотра необходимо использовать специализированную технику.

Вместе с тем, нельзя не отметить и то, что имеется очевидная польза от использования датчиков в мобильной технике. Спортсмены и просто любители активного образа жизни успешно контролируют процесс тренировоки объемы нагрузок. А те, кому пришло время внимательнее относиться к своему здоровью, собирают статистику, показывающую общую картину изменений, и могут ее соотнести со своим самочувствием.

Анализ собранной статистики позволит вовремя заметить, если что-то пошло не так, и своевременно обратиться к врачу, например, при наличии сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому во многих случаях использование мобильной диагностики интересно, полезно и даже необходимо.

Источник

Нормальный пульс человека. Измеряем пульс с помощью фитнес браслета.

Для оценки состояния работы организма используются различные биомаркеры, а одним из основных показателей является уровень пульса. Но что может повлиять на уровень пульса? Что делать в случае, если пульс повысился или понизился? И как правильно меряется нормальный пульс? Ниже эти вопросы в подробностях будут рассмотрены.

Нормальный уровень пульса у здорового человека

Пульс — это толчкообразные колебания стенок артериальных сосудов, которые возникают в теле человека под действием сокращения сердца. В медицине уровень пульса используется в качестве биомаркера уже более 2.000 лет, а по характеру пульса можно определить состояние здоровья человека. В норме у здорового человека уровень пульса находится в определенных пределах. Таблица нормального пульса у человека по годам выглядит следующим образом:

Если у человека имеется стойкое отклонение от нормы, то это может указывать на наличие скрытого заболевания. Чаще всего патологических пульс наблюдается при хронических болезнях сердца, почек, печени и нервной системы. При этом обратите внимание, что существует ряд факторов, которые могут временно повышать уровень пульса, но при этом человека можно со всей уверенностью назвать здоровым. Основные случаи:

Вышеперечисленные факторы могут на короткое время повышать или понижать пульс, что плохо сказывается на качестве диагностики. Поэтому рекомендуется замерять пульс несколько раз с определенным временным перерывом — это снизит влияние сторонних факторов, что позволит повысить качество диагностики в целом.

Способы измерения пульса

Измерить уровень пульса можно различными способами, однако чаще всего для этого используются 3 техники — ручное измерение пульса, применение тонометра и применение специального фитнес-браслета. Каждый из этих способов измерения имеет свои особенности. Ниже мы рассмотрим способы измерения и коснемся их преимуществ и недостатков.

Ручной замер пульса

Самым древним и простым методом измерения пульса является ручной замер. Выглядит он следующим образом:

Ручной замер является достаточно надежным методом; еще одним его плюсом является то, что для проведения измерений вам не понадобится покупать какое-либо оборудование. Однако этот метод подойдет только тем людям, которые могут хорошо концентрировать свое внимание (в домашних условиях не всегда получается хорошо сконцентрироваться, например, из-за соседей или других членов семьи, которые могут издавать отвлекающие шумы).

Тонометр

Еще одним методом измерения пульса является использование специальных тонометров. Алгоритм проведения замеров выглядит так:

Использование тонометра заметно повышает точность измерений. Однако для покупки тонометра придется потратить определенное количество денег, а сам тонометр со временем портится и приходит в негодность (может испортиться манжета, может выйти из строя электронная схема и так далее).

Фитнес-браслет

Также широкое распространение получили оптические фитнес-браслеты, которые позволяют очень точно определить уровень пульса практически в любой момент времени. Умный браслет с измерением пульса и давления работает следующим образом:

Применение фитнес-браслета имеет массу преимуществ — очень точные результаты, есть возможность контролировать пульс в любой момент времени, есть возможность сохранения информации и так далее. Однако нужно учитывать, что фитнес-браслет необходимо периодически подзаряжать, поскольку для его функционирования требуется электроэнергия. Также частое применение фитнес-браслет неудобно тем, что человек может случайно ударить его о какой-либо предмет, что выведет его из строя.

Отклонения от нормы

При некоторых заболеваниях уровень пульса может отклониться от нормы. Основные моменты:

После стабилизации пульса рекомендуется обратиться к врачу, чтобы он выписал надежные лекарства. Принимать препараты нужно согласно лечебному плану, а самостоятельно прекращать прием лекарств запрещено. Также стоит не забывать, что самолечение может принести гораздо больше вреда, чем пользы, поэтому самому лечить повышенный или пониженный пульс в домашних условиях не рекомендуется (лекарствами или продуктами можно временно стабилизировать пульс — но после этого нужно отправиться в больницу).

Источник

[Прочее] Mi Band. Измерение пульса или разбираем фитнес-браслет по винтикам.

puls.jpg (21.99 KB, Downloads: 54)

2019-10-08 01:39:57 Upload

Сердце бьется ровно, мерно.
Что мне долгие года!
Ведь под аркой на Галерной
Наши тени навсегда.
(Анна Ахматова)

Продолжаем разбирать фитнес-браслет по винтикам. Мы уже разобрали его возможности по измерению сна и измерению шагов. Ознакомиться с этими обзорами вы можете по ссылкам:

А сегодня мы разберем такую возможность браслета, как измерение пульса. Или по-научному ЧСС (Частота Сердечных Сокращений).

Но сначала немного истории и науки.

Ну а если сказать более простым и понятным языком, то мы привыкли называть пульсом количество сокращений (или ударов) сердца за минуту.
Если говорить о норме пульса, то в зависимости от возраста она разная.

norma.jpg (102.99 KB, Downloads: 59)

2019-10-08 01:47:24 Upload

Как же можно измерить пульс? (Мы не будем рассматривать самый простой способ измерения с помощью секундомера и двух пальцев, положенных на запястье) Окунемся немного в науку и историю.

puls_pal.jpg (252.37 KB, Downloads: 47)

2019-10-08 01:48:11 Upload

1. Итак, способ первый:

С помощью электрокардиосигнала.
Электрическая активность сердца была обнаружена в конце 19 века. Но по-настоящему ее зарегистрировать удалось Виллему Эйнтховену в 1902 году.

1.jpg (117.05 KB, Downloads: 52)

2019-10-08 01:42:26 Upload

Один из первых электрокардиографов.

Согласитесь, до фитнес браслета ему очень и очень далеко.

А выглядит ЭКГ следующим образом. Очень хорошо видны пики сигнала. Вот время между ними и есть время между двумя ударами сердца.
На данном принципе построены спортивные нагрудные датчики пульса. Но носить их постоянно неудобно.

ekg.jpg (107.78 KB, Downloads: 54)

2019-10-08 01:45:51 Upload

2. И второй способ:

Измерение пульса на основе плетизмографии.
Сам метод плетизмографии основан на регистрации изменения объемов кровенаполнения органа. Сокращаясь, сердечная мышца провоцирует повышение давления крови. Капиллярный кровоток усиливается, вследствие чего поглощается больше света. Датчик регистрирует это, и путем подсчета количества таких всплесков за минуту, устройство и определяет частоту сердечного ритма.
Данный метод называется методом оптической плетизмографии. И именно этот метод реализован в браслете.

datchik.jpg (94.75 KB, Downloads: 48)

2019-10-08 01:45:02 Upload

Кстати, а вы знаете почему сенсор браслета излучает зеленый цвет? Дело в том, что кровь человека имеет красный цвет (то есть, лучше всего отражает оптическое излучение, соответствующее красному), для лучшей точности необходимо использовать другой оттенок, хорошо поглощаемый ею. Таковым является зеленый, расположенный на спектральном круге напротив красного, а значит, хорошо поглощаемый кровью.

color.png (32.01 KB, Downloads: 50)

2019-10-08 01:43:09 Upload

Спектральный круг Иттена. Красный как раз напротив зеленого цвета.

Но хватит науки и истории. Браслет одет на запястье и измерение началось. Но будет ли оно точным? И если нет, то как увеличить точность измерений?

mipuls.jpg (196.38 KB, Downloads: 53)

2019-10-08 01:46:43 Upload

Для корректного измерения пульса при помощи трекера, необходимо, чтобы ремешок изделия плотно прилегал к коже, но ни в коем случае не надо передавливать запястье.

rule_fitness_band-1.gif (33.23 KB, Downloads: 49)

2019-10-08 02:11:08 Upload

А вот список неблагоприятных факторов, негативно влияющих на измерение пульса.

И еще следует учитывать, что пульс в лежачем, сидячем и стоячем положениях тела может отличаться, небольшая разница присутствует даже между запястьями левой и правой руки.

trener.png (229.32 KB, Downloads: 49)

2019-10-08 01:49:15 Upload

И помните. Для лучшего анализа своего здоровья, следует не только доверять фитнес браслету, но и полагаться на собственные ощущения. Если вы явно чувствуете себя нехорошо – снизьте интенсивность тренировки или вовсе прекратите её, даже если сенсоры девайса фиксируют нормальные значения.

Ну а посмотреть данные пульса можно в уже известном Вам приложении Mi Fit. Там отображается не только график пульса в течение дня, но и максимальное и минимальное значения. Так что теперь ваш пульс под контролем.

Screenshot_2019-10-07-20-32-41-316_com.xiaomi.hm.health.png (92.6 KB, Downloads: 49)

2019-10-08 01:43:50 Upload

Screenshot_2019-10-07-20-32-46-276_com.xiaomi.hm.health.png (89.08 KB, Downloads: 49)

2019-10-08 01:43:36 Upload

Вот мы и рассмотрели еще одну возможность нашего фитнес-браслета.
Жду ваших откликов и пожеланий.

Источник