Hur hjärtsensorer i fitness trackers fungerar

Att vara fit & trim idag är en sådan (bra) galning att försäljningen av fitness trackers blomstrar och flera smarta klockor innehåller fitnessfokuserade funktioner som sömnspårning, svettbeständig konstruktion och olika sensorer. Hjärtslagssensor är en sådan funktion som finns på nästan alla smartur och fitness trackers.

Medan namnet ger bort sin huvudfunktion (spårning av hjärtslag), kommer vi idag att se varför inspelning av hjärtslag är viktigt och hur sensorn fungerar.

Varför är det viktigt att spåra ditt hjärtslag?

Hjärtslag är en viktig parameter i ditt hjärta som kan avslöja många saker om dess hälsa. Från att diagnostisera en enkel bröstsmärta till att känna hjärtmuskelns hälsa, så mycket kan man veta genom att kontrollera dina hjärtslag. Testet som utförts för detta kallas EKG (elektrokardiografi). I detta test är det få elektroder som ska fästas 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 är hjärtslag mycket viktigt, men även för fitness-buffs, att hålla ett öga på din hjärtrytm kommer att hjälpa dig att träna mer effektivt. Låt oss se hur.

Hjärtfrekvensmål

Din hjärtslag påverkas av många faktorer som hormoner, stress, upphetsning och aktivitetsnivå. Under träningen ökar hjärtslagen från normal till att pumpa mer blod som transporterar syre till hungriga muskler. När du är i vila, slår ditt hjärta i intervallet 40-100 bpm (slag per minut). Det här kallas Restnivå.

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

Ja, en lägre vilunivå kan indikera bättre hjärthälsa.

När du gör någon fysisk aktivitet ökar denna hastighet och det maximala beloppet beror på din ålder. Din aktivitet klassificeras i fem HR-zoner, som uttrycks i procent av ditt maximala hjärtslag, 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 dra din ålder från 220.

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

Här kan du kolla vilken effekt du arbetar i varje zon på kroppen.

Typerna: Elektrisk kontra optisk

Hjärttrycksgivare klassificeras utifrån hur de mäter dina hjärtslag. Den första typen mäter de elektriska signalerna som genereras på grund av sammandragning och avslappning av hjärtkammarens muskel. En topp i signalen indikerar en hjärtrytm och antalet uppkomna toppar räknas för att generera bpm-antalet.

Naturligtvis är det ett grovt sätt att förklara det med den faktiska vetenskapen som är för komplex för att dumma den ner till vår nivå. Alla bröstbaserade sensorer är av denna sort. De fungerar som en rå EKG med ledande dynor eller ledande tyg fungerar som leder.

När det gäller den andra typen använder de optiska sensorerna, som finns på fitness trackers och smartwatches, en teknik som kallas PPG (Photoplethysmography).

På lekmannens språk fungerar den här metoden genom att lysa ett rött eller IR-ljus på blodflödet under din handleds hud och mäta skillnaden mellan spridning av ljuset, som ändras mellan hjärtslag. Ändringen räknas för att ge bpm-värdet. Återigen är det inte så enkelt med DSP: er, algoritmer och accelerometrar som arbetar i tandem för att bearbeta det numret.

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

Coolt tips: Du kan även räkna dina hjärtslag manuellt. Placera tummen eller pekfingret på vänster handled och tryck lätt. Du bör känna din puls. Räkna nu det i en minut som är din BPM.

Vilken är den bättre?

Att välja mellan de två kommer ner till noggrannhet och bekvämlighet. Den nuvarande grödan av optiska sensorer som finns i alla bärbara delar ger inte maximal noggrannhet och de billiga dem påverkas till och med av starka rörelser och yttre ljus. Det är därför optiska HR-sensorer kräver en accelerometer för att upptäcka plötslig rörelse och en signalprocessor för att rensa upp och bearbeta data.

Och allt detta lägger till latensproblem, med din nuvarande hjärtslag visas med en försening på sekunder. Medan alla inte tränar till nästa OS, kan denna latens vara ett problem för seriösa idrottare som gör HIIT.

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

Jämförelsevis, sensorerna för bröstband är mer exakta (att vara i närheten av hjärtat) med nästan noll latensproblem. Och de är billiga. Du kan få en anständig bröstsensor för så låga som $ 30 medan en optisk sensor alltid är inbäddad i något slags bärbart, vilket blåser upp priset. Där de saknar är det lätt att använda. Att bära en rem under träningen kanske inte liknar alla och en följeslagare, varken 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 HR-sensor för bröstbandet ditt alternativ.

Att hålla det friskt

Så nu vet du hur hjärtfrekvensen påverkar din prestanda. Men inte bara börja träna på din höga HR i hopp om att bränna den här plattan. Nej, det fungerar inte så. Det bör göras långsamt, med ökande intensitet över tid. En metod, som beskrivs av folk på Polar, visas nedan.

Och som allmänhet skulle våra "säg inte att vi inte berätta för dig" råd vara att konsultera din läkare om du har några förutsättningar innan du påbörjar ansträngande fitnessplaner. Dela dina tankar och åsikter genom kommentarer.