До появления умных часов ранние фитнес-браслеты даже не имели экрана – некоторые из них оснащались всего одной кнопкой и требовали подключения к мобильному приложению для просмотра синхронизированных данных. Период с 2015 по 2018 год можно считать этапом расширения рынка для фитнес-браслетов. По сути, умные часы являются расширением функциональности фитнес-браслетов; оба устройства относятся к одной широкой категории. Не всегда обязательно, что часы предпочтительнее браслета, поскольку, хотя у часов действительно есть более крупные экраны и больше функций, их время автономной работы, как правило, короче, чем у браслетов.
Поэтому, когда речь идет о технологиях сенсоров в фитнес-браслетах, логично следует включить в обсуждение и категорию умных часов. Более того, с развитием технологий возможности сенсоров в современных фитнес-браслетах ежегодно растут. Из-за ограничений по объему я кратко представлю здесь несколько распространенных и более новых технологий сенсоров.
1. Специализированный подсчет шагов: акселерометр
Говоря простым языком, акселерометр определяет ускорение, преобразует его в электрические сигналы и использует их для оценки количества шагов, пройденного расстояния и сожженных калорий. Обычно здесь задействованы такие технологии, как эффект Холла, ГМС (гигантское магнитосопротивление), ТМС (туннельное магнитосопротивление), а также специальные алгоритмы.
2. Мониторинг сердечного ритма: оптический датчик пульса и датчик биоимпеданса
Наиболее распространённым методом контроля частоты сердечных сокращений является оптический датчик пульса — традиционный сенсор, размещённый на задней стороне браслета/часов. Он работает, излучая зелёный светодиодный свет на кожу и кровеносные сосуды, прижатые к сенсору. Анализируя колебания поглощения света, он определяет состояние пульса, помогает в распознавании активности и может также выявлять сердечные аномалии для своевременного оповещения.
Другой тип — это датчик биоэлектрического импеданса, который использует собственный импеданс тела для контроля кровотока, преобразуя эти данные в конкретные показатели, такие как частота сердечных сокращений, частота дыхания и гальваническая реакция кожи. Поскольку он обобщает разнообразные данные, точность его измерений повышается, что делает их более значимыми для анализа.
3. Мониторинг сна: три различных подхода
Базовый мониторинг сна также использует акселерометр для определения, спите ли вы. Принцип прост: во время сна движения тела минимальны и редки. Если движение не обнаружено, предполагается, что вы спите. Это имеет определённую степень точности, но подвержено ошибкам. Например, если вы неподвижно лежите в постели и постоянно смотрите в телефон, такой метод может зарегистрировать это как сон.
Второй метод сочетает измерение частоты сердечных сокращений для определения состояния сна с использованием датчика пульса. Он использует фотоплетизмографию (PPG) для определения вариабельности сердечного ритма (HRV). Этот метод более точен, чем использование только акселерометра.
Третий метод использует анализ ВСР для определения сна. Принцип заключается в использовании связи между ЭКГ (электрокардиограммой) и дыханием во время сна для комплексного определения состояний бодрствования, легкого и глубокого сна. В настоящее время этот метод обеспечивает более высокую точность и может снизить вероятность ошибок, например, когда пользователь болен или находится в неподвижном, но бодрствующем состоянии (как упоминалось ранее). Однако данный подход, как правило, применяется в более дорогих умных носимых устройствах и является более дорогостоящим; он обычно не используется в браслетах за сотни юаней или в часах стоимостью менее тысячи юаней.
4. Мониторинг насыщения крови кислородом (SpO2): оптический датчик
Как упоминалось ранее, принцип аналогичен измерению частоты сердечных сокращений: модуль на обратной стороне, прижатый к коже, испускает свет, а фотосопротивление фиксирует колебания света, частично поглощаемого кровью, чтобы анализировать уровень кислорода в крови. Разница в том, что в этом процессе часто используется инфракрасный свет, и он подвержен различным помехам. Поэтому точность измерения SpO2 с помощью браслетов/часов ограничена и должна использоваться только в справочных целях.
5. Регулировка яркости экрана: датчик освещённости
Аналогично функции автоматической регулировки яркости на смартфонах, эта функция использует датчик освещённости для определения уровня окружающего света, обеспечивая автоматическую настройку яркости экрана для лучшей видимости пользователем.
6. Пробуждение экрана поднятием руки: акселерометр и гироскоп
Эта функция определяет положение браслета/часов с помощью акселерометра и гироскопа, зачастую задействуя сложные алгоритмы. Определение жеста "поднятия запястья" включает оценку положения устройства, изменений ориентации экрана и других факторов, чтобы убедиться в том, что это действительно целенаправленное действие, тем самым предотвращая ненужный расход заряда батареи из-за случайного включения экрана.
7. Глобальное позиционирование и запись маршрута активности: датчик GPS
Как и в смартфонах, умные часы с таким же модулем могут самостоятельно определять местоположение и отслеживать маршрут активности. Однако этот функциональный модуль относительно дорогой и редко встречается в недорогих фитнес-браслетах; его чаще можно найти в профессиональных спортивных часах.
8. Измерение температуры тела: датчик температуры
Принцип обнаружения прост: использование термисторов и высокоточных датчиков температуры для однократного или непрерывного контроля температуры тела. Это часто встречается в умных часах с функцией мониторинга здоровья (например, тех, которые предназначены для контроля артериального давления/уровня сахара в крови), представленных в последние годы, где данная функция является вспомогательной.
9. Контроль артериального давления и уровня глюкозы в крови: разнообразные и сложные соответствующие модули датчиков, возможно, основанные только на алгоритмах
Эти две основные функции контроля начинают всё больше ориентироваться на область медицинского обследования, ориентируясь на пользователей среднего и пожилого возраста, а также на людей с особыми потребностями в контроле здоровья. Однако точность этих функций значительно различается.
Возьмем в качестве примера умные часы с поддержкой измерения артериального давления. В настоящее время обычные умные часы полагаются только на оптические датчики и оценивают показатели на основе состояния частоты сердечных сокращений. Часы, использующие настоящий осциллометрический принцип измерения, намного надежнее. Такие часы должны включать микроподушку в ремешке для запястья во время измерения. Этот метод позволяет получать хотя бы приблизительные значения, имеющие определённую ориентировочную ценность.
Что касается часов с неинвазивным контролем уровня глюкозы в крови, на данный момент это очень ненормированная функция. Большинство из них полагаются на оптические датчики и алгоритмы для получения оценочных данных, которые следует рассматривать исключительно как справочное значение для повседневного контроля состояния организма.
EN