Hur hjärtsensorer i Fitness Trackers fungerar

Att idag vara fit & trim är en sådan (bra) vurm att försäljningen av fitnesstrackers går på högvarv och flera smartklockor innehåller fitnessfokuserade funktioner som sömnspårning, svettsäker konstruktion och en mängd olika sensorer. Hjärtslagssensor är en sådan funktion som finns på nästan alla smartklockor och träningsspårare.

Medan namnet ger bort sin huvudsakliga funktion (spåra hjärtslag), kommer vi idag att se varför det är viktigt att registrera hjärtslag och hur sensorn fungerar.

Varför är det viktigt att spåra ditt hjärtslag?

Hjärtslag är en viktig parameter för ditt hjärta som kan avslöja många saker om dess hälsa. Från att diagnostisera en enkel bröstsmärta till att känna till hjärtmusklernas hälsa, så mycket kan man veta genom att kontrollera dina hjärtslag. Testet som utförs för detta är känt som EKG (elektrokardiografi). I det här testet är få elektroder att fästa på bröstet och ditt mönster av hjärtslag registreras i form av en graf. Detta är samma grundläggande koncept bakom din pulssensor, som fungerar som ett primitivt EKG.

Så medicinskt sett är hjärtslag väldigt viktigt, men även för fitnessfantaster kommer att hålla ett öga på din hjärtrytm hjälpa dig att träna mer effektivt. Låt oss se hur.

Målzoner för hjärtfrekvens

Ditt hjärtslag påverkas av många faktorer som hormoner, stress, upphetsning och aktivitetsnivå. Under träning ökar ditt hjärtslag från normalt för att pumpa mer blod som transporterar syre till hungriga muskler. När du är i vila slår ditt hjärta i intervallet 40-100 slag per minut. Detta är känt som Vila nivå.

Visste du att cyklisten Miguel Indurain, som vann Tour De France fem gånger, hade en vilopuls på 28 slag per minut?

Ja, en lägre vilonivå kan indikera bättre hjärthälsa.

När du gör lite fysisk aktivitet ökar denna frekvens och det maximala det kan nå beror på din ålder. Din aktivitet klassificeras i fem HR-zoner, som uttrycks i procent av din maxpuls, som visas nedan.

Och din maxpuls bestäms genom VO2Max-testet, men det är ett specialiserat test och ganska dyrt. Det enkla och acceptabla sättet att veta din maxpuls är att subtrahera din ålder från 220.

Så att träna i rätt zon kommer att avgöra om du bränner fett eller bygger uthållighet.

Du kan kolla här vilken effekt som tränas i varje zon har på kroppen.

Typerna: Elektrisk vs Optisk

Pulssensorer klassificeras utifrån hur de mäter dina hjärtslag. Den första typen mäter de elektriska signaler som genereras på grund av sammandragning och avslappning av hjärtventrikelmuskeln. En topp i signalen indikerar ett hjärtslag och antalet toppar som inträffar räknas för att generera bpm-talet.

Naturligtvis är det ett grovt sätt att förklara det med att den faktiska vetenskapen är för komplex för att dumma den ner till vår nivå. Alla bröstbaserade sensorer är av denna sort. De fungerar liksom som ett rå-EKG ​​med de ledande kuddarna eller det ledande tyget som fungerar som avledningar.

När det gäller den andra typen, de optiska sensorerna, som finns på träningsspårare och smartklockor, använder en teknik som kallas PPG (fotopletysmografi).

På lekmannaspråk fungerar denna metod genom att lysa ett rött eller IR-ljus på blodflödet under din handledens hud och mäta skillnaden mellan spridning av ljuset, som växlar mellan hjärtslag. Förändringen räknas för att ge bpm-värdet. Återigen är det inte så enkelt, med DSP: er, algoritmer och accelerometrar som arbetar tillsammans för att bearbeta det numret.

Och de där silvriga barerna du hittar på löpbanden på gym? De visar också din HR genom att fungera som en elektrod för att mäta elektrisk aktivitet, ungefär som bröstsensorerna.

Coolt tips: Du kan till och med räkna dina hjärtslag manuellt. Placera tummen eller pekfingret på vänster handled, tryck lätt. Du borde känna din puls. Räkna nu det i en minut vilket är din BPM.

Vilken är den bättre?

Att välja mellan de två beror på noggrannhet kontra bekvämlighet. Den nuvarande skörden av optiska sensorer som finns i alla bärbara enheter erbjuder inte maximal noggrannhet och de billiga påverkas till och med av starka rörelser och externt ljus. Det är därför som optiska HR-sensorer kräver en accelerometer för att upptäcka plötsliga rörelser och en signalprocessor för att rensa upp och bearbeta data.

Och allt detta ökar latensproblemet, med ditt nuvarande hjärtslag som visas med en fördröjning på sekunder. Även om alla inte tränar inför nästa OS, kan denna latens vara ett problem för seriösa idrottare som gör HIIT.

För att minska effekten av rörelse läggs den optiska pulssensorn till i hörlurarna, eftersom de förblir stadiga under träningspass. Samsung Gear Icon X och Bragi Dash är de två exemplen.

Jämförelsevis är bröstbältessensorer mer exakta (att vara i närheten av hjärtat) med nästan noll latensproblem. Och de är billiga. Du kan få en anständig bröstsensor för så lite som $30 medan en optisk sensor alltid är inbäddad i någon form av bärbar, vilket ökar priset. Där de kommer till kort är lättanvända. Att bära ett band under träning kanske inte liknas av alla och en medföljande enhet, antingen din smartphone eller en klocka, krävs för att se och lagra avläsningarna. Som sagt, om du bara är ute efter att ge dina träningspass en liten vetenskaplig fördel till minimal kostnad, är en bröstbältes HR-sensor ett alternativ.

Att hålla det friskt

Så nu vet du hur pulsen påverkar din prestation. Men börja inte bara träna med din max HR i hopp om att bränna bort det där flaskan. Nej, det fungerar inte så. Det bör göras långsamt, med ökande intensitet över tiden. En metod, som beskrivs av folk över kl Polär, visas nedan.

Och generellt sett skulle vårt "säg inte att vi inte sa det till dig"-råd vara att rådfråga din läkare om du har några förutsättningar innan du påbörjar några ansträngande träningsplaner. Dela dina tankar och åsikter genom kommentarer.