Пульс под контролем? Чем и зачем измерять пульс в движении

Сейчас на рынке появилось очень большое количество самых разнообразных носимых гаджетов для измерения пульса. Понять в чем между ними принципиальная разница, и для каких целей лучше подойдет одно устройство, а для каких – другое, становится задачей весьма не тривиальной.





Мы постараемся описать основные технические особенности, которые определяют функционал пульсометров, чтобы неподготовленный пользователь не переплатил за устройство с избыточным функционалом, или не надеялся с помощью простого устройства решить задачи, которые ему не под силу.

Итак, несмотря на большое разнообразие производителей и моделей, фактически все устройства для измерения пульса, можно разделить по паре основных признаков:
— используемая технология измерения пульса;
— используемый протокол беспроводной передачи данных;

Определяющий фактор в части точности, качества, удобства измерения пульса – конечно используемая для этого технология.
Фактически единственный обзор технологий для измерения пульса в рунете, удалось найти только на geektimes (раз и два), что уже не удивляет, а становится правилом. Не все из возможных технологий, могут использоваться для описываемых нами мобильных устройств, поэтому рассматриваем всего две:

Электрокардиография – регистрация изменения электрических полей, возникающих при работе сердца, для выявления разницы потенциалов необходимо проводить измерения как минимум в двух точках тела, по возможности удаленных друг от друга





На рисунках приведены два типа таких устройств, несмотря на внешние различие, технология измерения, и соответственно точность – близки.

Плетизмография – измерение пульса на основе регистрации изменения объема в органе, наполненном кровью (как правило – в кровеносных сосудах). Измерять возникающую при этом пульсовую волну можно с помощью механических, оптических или импедансных (электродных) методов. Для мобильных гаджетов применяется почти исключительно оптическая плетизмография – Фотоплетизмография.



В таблице кратко собраны основные характеристики для каждой из технологий измерений пульса:

Параметр	Электро-кардиосигнал (измерение в двух точках)	Фото-плетизмография
Преимущества	Высокая точность	Удобство использования
Недостатки	Неудобство использования / Необходимость заменять ремешок с контактами (зависит от производителя и интенсивности использования: через месяц… год)	Низкая точность / Зависимость точности измерений, от качества установки датчика, от погоды (прямые лучи солнца сбивают показания), от влажности
Область применения	Спорт профессиональный / Спорт любительский	Спорт любительский / Спорт «for fun» / Постоянный контроль пульса

Чтобы полученные показания пульса не оставались в датчике пульса, а могли в реальном времени демонстрироваться пользователю, необходимо обеспечить беспроводную передачу данных от датчика, до устройства отображения информации, либо от совмещенного устройства датчик+часы/фитнес трекер – на компьютер для дальнейшего анализа.
Сейчас, фактически все современные датчики используют одну из двух, или обе сразу технологии передачи данных:

Bluetooth/Bluetooth 4.0 BLE – протокол беспроводной передачи данных, используется в большом количестве устройств, для передачи данных между устройствами, или синхронизации их с компьютером.

Ant/Ant+ — специализированный протокол беспроводной передачи данных разработанный специально для обмена данных между устройствами предназначенными для спорта/здоровья.
В таблице перечислены основные отличия каждой технологии

Протокол передачи данных	Bluetooth 4.0 (BLE)	ANT/ANT+
Преимущества	Широкое распространение / Открытый протокол	Низкое энергопотребление / Поддержка сложных топологий соединения
Недостатки	Высокое энергопотребление	Закрытый протокол (Dynastream-Garmin)
Область применения	Интеграция датчиков пульса от независимых производителей, с большим количеством моделей смартфонов/часов и т.п.	Интеграция специализированных датчиков, с беговыми приборами (Polar / Garmin / Suunto и т.п.) и некоторыми смартфонами (последние модели Sony/Samsung и др.)

Теперь, представляя возможности каждой технологии в части измерения пульса, и передачи данных, останется только определить, что именно реализовано в том приборе, который понравился вам по дизайну, или по наличию некоторых дополнительных возможностей.
Поскольку все устройства перечислять слишком долго и неизбежны повторы в виде практически идентичных приборов от разных производителей, в финальной таблице перечислим лишь некоторые, наиболее типичные и оригинальные модели устройств:

Прибор	Runtastic Heart Rate Monitor	Garmin Heart Rate Monitor	Jabra Sport Pulse	Mio Alpha 2
Внешний вид устройства
Описание устройства	Runtastic	Garmin HRM	Jabra Sport Pulse	Mio Alpha 2
Технология измерения пульса	Электро-кардиосигнал	Электро-кардиосигнал	Фото-плетизмография	Фото-плетизмография
Технология передачи данных	Bluetooth 4.0	Ant+	Bluetooth 4.0	Bluetooth 4.0
Дополнительные функции	—	Интеграция с беговыми приборами GARMIN Forerunner	Полноценные наушники + гарнитура	Водонепроницаемость
Область применения	Любительский спорт / Сохранение истории тренировок с помощью приложений на телефоне (Runtastic, Endomodo и т.п.)	Профессиональный / Любительский спорт / Сохранение графиков пульса и трека в облаке Garmin, или с помощью телефонных приложений	Любительский спорт / Спорт «for fun» / Сохранение пульса и трека в телефонных приложениях	Любительский спорт / Постоянный мониторинг пульса
Время работы датчика	1-2 года	2-3 года	До 5 часов	20… 24 часа
Порядок стоимости датчика в России	90..110 USD	130..150 USD	210..230 USD	200..220 USD

Взглянув на таблицу, легко сделать выбор, исходя из целей, для которых приобретается пульсометр.

Если вы хотите в принципе понять, что такое пульс, как он меняется в течении дня, или во время спортивных занятий, научится управлять нагрузкой в соответствии со своим пульсом – можно попробовать самый простой ремешок типа Runtastic, который даст вам ответы на эти вопросы, и позволит начать накапливать историю ваших занятий.

Если вы точно знаете, что будете со временем использовать показания пульсометра все чаще, и в недалеком будущем перейдете на использование специальных беговых приборов, демонстрирующих всю статистику тренировки (не только пульс, но и темп/скорость/время/расстояние и др.) на экране часов, ваш выбор для первого шага: датчик пульса от одного из лидеров Garmin /Polar /Suunto.
Первоначально его можно использовать с одним из беговых приложений для смартфона, а по мере необходимости – докупить полноценный прибор, для контроля тренировочного процесса, для примера Garmin 910XT / Polar RCX5 / Suunto Ambit 3

Отдельно стоит рассмотреть уникальные на настоящий момент наушники, Jabra Sport Pulse.
Благодаря развитию качества датчиков, основанных на фотоплетизмографической технологии измерения пульса, появилась возможность, интегрировать этот оптический датчик в наушник, и измерять пульс прямо внутри ушной раковины.




С учетом беспроводной интеграции наушников с телефоном, получаем компактный и удобный датчик пульса и качественные беговые наушники, без лишних проводов, и дополнительных устройств для измерения пульса.
Для тех, кто привык бегать с музыкой, это решение сейчас будет самым оригинальным и удобным.

Дополнительной особенностью устройства, является возможность одновременно подключить его сразу к нескольким приборам – к примеру к смартфону или плееру, для проигрывания музыки, и к умным часам или беговому прибору, для передачи показаний о пульсе.

Mio Alpha 2 – этот проект с Kickstarter, сделал возможным то, что еще недавно казалось не очень близким будущим – использовать компактный оптический датчик для измерения пульса прямо на руке. Наилучшим образом подойдет для того, кто хочет наблюдать за своим пульсом весь день, а не только в определенные тренировочные периоды, к тому же новая модель выглядит современно и красиво, и вполне может использоваться как Smart watch, с дополнительной функцией, которую не сумеют воспроизвести умные часы от грандов индустрии.

Надеемся, информация будет вам полезна и позволит сделать правильный выбор.

UPDATE: По комментариям непосредственных пользователей, были уточнены формулировки по тексту, и выяснено, что протокол передачи данных, используемый Polar, не является ANT/ANT+, и только самые последние модели датчиков поддерживают BT. Остальные датчики Polar используют собственные протоколы передачи данных, хотя и используют тот же частотный диапазон.

Источник: geektimes.ru/company/icover/blog/252054/