Обзор технологии фитнеса: мониторы сердечного ритма
Будь еще сердцем.
Носимые фитнес-технологии прошли долгий путь с базовых шагомеров прошлых лет. Это относительно широкая категория, которая может варьироваться от простых носимых шагомеров до флагманских смарт-часов. Сегодняшний фитнес-фитнес оснащен множеством потрясающих и захватывающих датчиков и программного обеспечения. Одной из самых передовых категорий являются датчики сердечного ритма и методы слияния датчиков, которые они используют для улучшения качества данных.
Несколько лет назад идея компактного носового датчика сердечного ритма была неслыханной, и более крупные датчики, как правило, были зарезервированы для некоторых тренажерных залов и медицинских целей. Сегодняшние мониторы сердечного ритма - это область инноваций для многих производителей.
Большинство носителей теперь используют метод измерения частоты сердечных сокращений, называемый фотоплетизмографией, или PPG. В упрощенной форме PPG работает, излучая свет, свет, очень зеленый, из светодиодов, а затем измеряет, сколько света отражается обратно с использованием фотодиодов. Чем выше объем крови в артерии, тем больше света будет отражено. Для эффективного измерения частоты сердечных сокращений датчики проводят измерения 100 раз в секунду. Данные датчиков PPG могут быть близко аппроксимированы смещенной пилообразной волной с малой амплитудой. На снимке показан выход датчика PPG:
Большой недостаток с износостойкой технологией и мониторами сердечного ритма на основе PPG заключается в том, что данные могут быть скомпрометированы движением пользователя. Для борьбы с этим несколько компаний разработали уникальные решения.
Решение, описанное в патенте Fitbit № 8945017, заключается в использовании данных других датчиков для оптимизации метода мониторинга сердечного ритма. В патенте обсуждаются два метода сбора данных о частоте сердечных сокращений: один, если пользователь находится в движении, а другой, если пользователь по-прежнему. Фитнес-трекер использует информацию акселератора, чтобы определить, находится ли пользователь в движении или нет. Чтобы обеспечить лучшие данные во время движения пользователя, устройство увеличит частоту дискретизации за счет использования дополнительной мощности. Если движение не обнаружено, датчик будет измерять более низкую скорость для экономии энергии. Диаграмма ниже приведена в патенте Fitbit:
Еще одно решение для улучшения данных от носимых мониторов сердечного ритма - от Apple, изложенное в патентной заявке WO 2015102589 A1. Решение Apple использует два отдельных датчика PPG. Затем устройство смотрит на информацию, поступающую от датчиков, и сравнивает их, чтобы вычесть шум. В патенте говорится: «… два световых датчика, расположенных в линии, параллельной направлению волны пульса крови …», и, глядя на заднюю часть Apple Watch, этот датчик можно увидеть в реализации.
Напротив, одна из оригинальных компаний на рынке носимых технологий Polar Electro использует технологию электрокардиограммы (ЭКГ) в отличие от PPG, используемого другими компаниями. Большим преимуществом использования технологии ЭКГ является то, что технология является более точной, когда пользователь находится в движении. Более высокая точность связана с тем, что датчики часто создают данные, которые показывают частоту сердечных сокращений более отчетливо. Polar была одной из первых компаний на рынке в 1982 году с их спортивным тестером PE2000 для переносного сердечного ритма, и компания по-прежнему остается игроком на рынке, пригодном для носки. В патенте США US6775566 B2 обсуждается использование технологии ЭКГ в различных формах носителей, расположенных на груди пользователя и запястье. Сегодня Polar продает носки с технологиями PPG и ECG.
Носимая фитнес-технология - это многомиллиардная индустрия с множеством крупных игроков, таких как Fitbit, Polar и Garmin. Теперь новые инновации выходят несколько раз в год. Что будет выглядеть отрасль через 5 или 10 лет? Дайте нам знать, что вы думаете в комментариях ниже!