Фитнес-трекеры: какие бывают и как устроены

В продолжение сериала «Загрузи здоровье» мы предлагаем рассмотреть устройства для мониторинга здоровья и контроля физиологических параметров. Мы разберем отдельно каждое устройство, для чего они нужны и как устроены.

• Начнем с фитнес-трекера. Фитнес-трекер – это устройство, которое позволяет отслеживать активность человека и различные физиологические параметры. Есть несколько типов подобных устройств. Первый тип – это небольшие трекеры, которые выглядят в некоторых случаях как небольшой брелок, в который встроен ряд датчиков. Эти устройства позволяют отслеживать количество шагов, сожженные калории и пройденное расстояние. Стоимость самых дешевых приборов варьируется от 500 до 1000 рублей. Подобные трекеры могут встраиваться в одежду или в обувь, т.к. это довольно компактное устройство, которое можно легко встроить.
• Второй тип – фитнес-браслет. Это уже форм-фактор браслета, куда могут быть добавлены некие дополнительные датчики и функции, что делает устройство более интересным.
• Третий тип – самый, пожалуй, продвинутый из носимых гаджетов – «умные» часы, в которые встроен довольно большой функционал.

Фитнес-трекеры измеряют количество шагов, исходя из чего рассчитывают пройденное расстояние и сожженные калории. Фитнес-браслет может иметь датчик фотоплетизмографии и датчик ЭКГ. Что касается самого браслета, это некая капсула, в которую спрятана вся электроника, и здесь они немного отличаются по форм-фактору. Капсула может быть соединена с ремешками на защелке – таким образом, ремешок отсоединяется, и мы видим саму капсулу, в которую встроена зарядка.

​

При этом зарядка через USB может вставляться в обычную зарядку от смартфона, в адаптер, который включается в розетку. Ремешок может отсоединяться от капсулы, которая выглядит как отдельное устройство. В рассматриваемом нами браслете имеется несколько другая зарядка, а именно: три контакта и специальная защелка, которая вставляется непосредственно в зарядку, благодаря чему браслет можно заряжать. Минус такого метода в том, что этот разъем не универсальный, и, если Вы его потеряете или что-то с ним случится, то Вы не сможете зарядить браслет подручными средствами. Режим, когда браслет вставляется в любой USB-разъем, конечно, удобнее, т.к. Вы можете не брать с собой никаких проводов и вставлять напрямую в ноутбук или в зарядку от смартфона, которая наверняка у Вас есть всегда с собой.

Также на браслете имеется экран. Он, как правило, бывает либо сенсорный, либо с сенсорной кнопкой внизу. Экран бывает черно-белый или цветной. Сейчас уже в новых браслетах существует тренд, когда производители делают цветные экраны, что как таковой функциональности не придает браслету, но в качестве маркетингового хода работает эффективно.

Другой важный момент – датчик фотоплетизмографии. Это светодиод, который загорается либо зеленым, либо красным цветом. Если он загорается красным цветом, то нужно умерить оксигенацию крови (насыщенность крови кислородом), и здесь есть датчик, который принимает отраженную световую волну и фиксирует сердцебиение.

В браслете есть функция измерения одноканальной ЭКГ, и работает она следующим образом: на задней поверхности имеются контакты (обязательно металлические элементы, которые позволяют проводить электричество), при этом один элемент располагается сбоку. На левую руку мы вешаем наш браслет, и эти контакты прилегают к руке, а второй рукой мы замыкаем цепь, что позволяет измерять ЭКГ.

Также внутри браслета есть батарейка -  очень маленькая платка и, собственно, датчик фотоплетизмографии, поэтому начинка браслета не представляет собой ничего интересного. Это довольно банальное устройство.

Практически все фитнес-трекеры отслеживают наш сон – как мы спим, как часто ворочаемся, фазы сна (глубокий или быстрый сон). Как правило, все фитнес-трекеры имеют данную функцию. Некоторые фитнес-трекеры отслеживают частоту сердечных сокращений, т.е. с какой частотой бьется наше сердце. Это может быть полезно во время тренировок или во время сна. Еще хочется сказать, что некоторые самые продвинутые трекеры, могут измерять ЭКГ, но для этого нужен соответствующий датчик.

Рассмотрим, что находится внутри фитнес-трекера, из чего он состоит. Самые простые фитнес-трекеры имеют процессор – некий чип, который обрабатывает информацию, экран (опять же, самые дешевые фитнес-трекеры могут даже не иметь его), акселерометр/гироскоп – два датчика, которые позволяют отслеживать количество шагов и качество сна. Акселерометр – это датчик, который измеряет ускорение в пространстве. Таким образом, когда фитнес-трекер перемещается, акселерометр может отслеживать, с каким именно ускорением он перемещается, и, тем самым, считать шаги. Гироскоп – это датчик, который определяет наклон нашего трекера относительно пространства. Соответственно, эти два датчика вместе с программным обеспечением могут дать довольно большую информацию о нашей подвижности и о нашем сне. Везде также есть аккумулятор.

В более продвинутых приборах есть модуль ФПГ (фотоплетизмографии), что позволяет определять частоту сердечных сокращений, как часто бьется наше сердце. Этот датчик состоит из красного или зеленого светодиода, который мерцает с определенной частотой – как правило, от 60 до 125 Гц. Он мерцает и просвечивает сосуды, и там есть еще датчик, который получает информацию от просвета, фиксируя частоту сердечных сокращений. Более продвинутые версии могут фиксировать и пульсовую волну.

В некоторых браслетах, как отмечалось ранее, есть модуль ЭКГ, или измерение сердечных сокращений путем измерения электрической активности, которая идет от сердца. Другими словами, если фотоплетизмография предполагает измерение методом просвета сосудов, то модуль ЭКГ – измерение электрических сигналов. Все мы знаем, что в больницах, когда на нас вешают много датчиков, проводится многоканальная кардиограмма, которая более информативна, а это –  довольно простая, одноканальная ЭКГ, но и она дает немало информации о здоровье – как минимум, что пора обратиться к врачу и сделать расширенную кардиограмму клинического уровня.

В некоторых браслетах есть модуль GPS, что позволяет заниматься спортом без смартфона. Мы можем оставить смартфон дома и выйти на пробежку, и часы сами покажут наш маршрут и определят скорость, исходя не из количества шагов (эта скорость будет неточная), а скорость точную – наше перемещение в пространстве.

Если говорить о видах спорта, с которыми можно использовать фитнес-трекеры (фитнес-браслеты), то это ходьба, бег, плавание, велосипед. В целом, есть и другие виды спорта – например, лыжный спорт, велосипед – с которыми многие трекеры также работают. Когда мы начинаем заниматься тем или иным спортом, допустим, садимся на велосипед и едем, браслет сам определяет тип активности и включает нужный режим. Соответственно, у нас включается автоматически (как правило, автоматически, но иногда это нужно делать вручную) режим тренировки «велосипед», и начинает измеряться в постоянном режиме частота сердечных сокращений и пройденное расстояние, после чего мы получаем подробный отчет о нашей поездке на велосипеде.

Также среди важных функций - влагозащита. Для того, чтобы можно было плавать и не снимать браслет при водных процедурах, важно, чтобы браслет был влагозащищен. Здесь есть разные стандарты – IP67, IP68 – это стандарты, которые позволяют в той или иной мере взаимодействовать с влагой. IP67 – это более слабый стандарт, который позволяет просто брызгать на браслет, а купаться в нем нельзя. При IP68 по факту купаться тоже нельзя, но все-таки браслет, по крайней мере, более подготовлен.  Есть еще более защищенные стандарты, которые позволяют погружаться даже на глубину до 5-10 метров.

Вторая особенность – аккумулятор. От аккумулятора напрямую зависит, сколько дней будет жить браслет. Как правило, это от 3 дней до месяца. Месяц – это, конечно, максимально, если нечасто используются датчики ЧСС, ЭКГ, потому что они съедают энергию очень быстро, но в таком обычном режиме (сон, калории, ходьба) некоторые трекеры и браслеты могут жить до месяца.

Следующее – NFC. Это режим бесконтактной передачи данных на маленьком расстоянии. Он у нас в основном используется для электронных платежей.

В нашей стране оплата с помощью браслетов пока не работает. Работает оплата с помощью Apple Watch, с помощью часов от Samsung, но пока массовые браслеты еще не поддерживают технологию бесконтактной оплаты.

Следующий важный параметр – оксигенация крови (насыщенность крови кислородом). Это, опять же, очень важный клинический параметр, который может дать нам дополнительную информацию об организме. Как правило, датчик оксигенации крови совмещен с модулем ФПГ, и для этого только лишь нужен красный свет светодиода, т.е. те датчики и модули фотоплетизмографии, которые имеют зеленый свет и, как правило, не могут хорошо мерить оксигенацию крови. Если у Вас красный датчик, то, скорее всего, Ваш браслет измеряет не только ЧСС, но и оксигенацию крови, что, опять же, очень важно: допустим, мы можем в течение сна посмотреть, как мы спали, и падала ли у нас оксигенация (насыщенность крови) до пороговых низких значений. Это очень важно, и, если это действительно так, то нужно обращаться к сомнологу и предпринимать какие-то действия.

Еще одна функция – GPS. Тоже довольно интересная функция для спортсменов и всех тех, кто занимается на открытом воздухе.

Среди дополнительных функций может быть следующее: отображение звонков и SMS на экране браслета. Когда Вам звонят, браслет будет вибрировать и показывать имя и телефон звонящего, в результате чего можно читать SMS. В некоторых браслетах есть и «умный» будильник, который анализирует качество и фазы сна, после чего будит нас в интервале, который мы задали. Он может сдвигать до получаса или до часа в ту или иную сторону наше пробуждение, исходя из того, находимся ли мы сейчас в фазе глубокого сна или в фазе быстрого сна. Опять же, это спорная функция, поскольку, если нужно вставать в шесть утра, а «умный» будильник будит в пять-тридцать утра, то, как правило, это не очень удобно.

Другой аспект – удобное мобильное приложение. По сути, сам браслет ничего собой не представляет, и только если идет хорошая связка между железом и программным обеспечением, то мы получаем хороший продукт. В данном случае мы должны иметь удобное мобильное приложение: оно должно быть русифицированное, бесперебойно работать и быть удобным. К примеру, многие китайские браслеты грешат тем, что сам браслет неплохой, цена на него низкая, но китайское мобильное приложение сводит на «нет» все его плюсы. Допустим, тот же новый браслет от Xiaomi – Mi Band 4, который недавно вышел, – отличный браслет, в своей ценовой категории вдвойне отличный, но его неудобное мобильное приложение, не русифицированное и неадаптированное, ставит под вопрос покупку устройства.

Таков общий обзор фитнес-браслетов, их характеристик и привлекательности для покупателей в зависимости от функций.