In che modo Smartwatch e fitness tracker misurano la frequenza cardiaca?

Negli ultimi anni, i progressi tecnologici sono stati rapidamente integrati negli orologi. Dai tradizionali orologi analogici, ora abbiamo smartwatch che continuano a offrire più funzioni che mai. Dal semplice mostrare l’ora (e la data) attuali, gli orologi ora hanno la capacità di mostrare i tuoi messaggi e altre notifiche, tenere traccia dei tuoi passi e altre attività, persino monitorare la tua salute! Non ti preoccupare, non mireremo a discutere di tutti quelli in questo post. In effetti, abbiamo già un post separato sul miglior cardiofrequenzimetro che puoi controllare e scegliere subito.

fitness tracker misurano la frequenza cardiaca

Piuttosto, questo particolare post intende aiutarti a capire la tecnologia integrata in vari smartwatch e fitness tracker che consente loro di monitorare la frequenza cardiaca. Come viene misurata la frequenza cardiaca in questi dispositivi indossabili? Puoi fare affidamento sulle loro letture? Scopri le risposte a queste domande e molte altre nelle sezioni successive di questo post.

In che modo Smartwatch e fitness tracker misurano la frequenza cardiaca:

Monitoraggio ottico della frequenza cardiaca (OHRM)

Quello che fanno smartwatch e fitness tracker si chiama essenzialmente Monitoraggio ottico della frequenza cardiaca. Per la maggior parte dei marchi, questo viene fatto utilizzando la tecnologia chiamata Photoplethysmography (PPG). [Anche se alcuni marchi si vantano di utilizzare una tecnologia diversa di cui parleremo più avanti.]

Fondamentalmente, smartwatch e fitness tracker che utilizzano PPG sono caratterizzati dalle luci verde e rossa che si possono vedere sul retro delle loro custodie. Il monitoraggio ottico della frequenza cardiaca utilizza queste luci a LED per determinare la quantità di luce rossa o verde rilevata dalla pelle del polso. Principalmente, il sangue sotto la pelle riflette la luce rossa e assorbe la luce verde. Pertanto, ogni battito cardiaco consente un maggiore assorbimento della luce verde; tra i battiti del cuore, c’è meno assorbimento di detta luce verde.

Monitoraggio ottico della frequenza cardiaca

Se stai pensando che un tale modo di monitorare la frequenza cardiaca sia nuovo, allora ti sbagli. L’uso della luce per vedere il flusso di sangue e per monitorare la frequenza cardiaca è iniziato alla fine del 1800. Quello che la gente di quei giorni faceva era alzare le mani vicino a una candela in una stanza buia. In questo modo, sono stati in grado di vedere il flusso sanguigno nelle loro vene.

Più tardi, intorno agli anni ’80, agli ospedali furono introdotti i primi pulsossimetri. Questi dispositivi sono simili ai dispositivi a dito o ad orecchio che misurano i livelli di ossigeno nel sangue e delle pulsazioni utilizzati oggigiorno.

Componenti della tecnologia PPG

Per consentire agli smartwatch e ai fitness tracker di monitorare la frequenza cardiaca di chi lo indossa utilizzando la tecnologia PPG, devono disporre dei seguenti componenti:

miglior cardiofrequenzimetro da polso senza fascia

1. Emettitore ottico

Questo di solito è composto da almeno due LED destinati a inviare onde luminose alla pelle di chi lo indossa. Alcuni dispositivi utilizzano anche varie lunghezze d’onda multiple in considerazione delle differenze nel tono della pelle, nello spessore e nella morfologia di chi le indossa. Le diverse lunghezze d’onda consentono l’interazione con vari livelli di pelle e tessuto.

2. Processore di segnale digitale (DSP)

Questo componente è responsabile della cattura della luce rifratta da chi la indossa e della traduzione di quei segnali nel linguaggio binario (uno e zero) che possono quindi essere tradotti nei dati della frequenza cardiaca.

3. Accelerometro

Misura il movimento; quindi, i dati raccolti vengono integrati con il segnale DSP e insieme fungono da dati di input negli algoritmi PPG.

4. Algoritmi

Fondamentalmente, elaborano gli input dal DSP e dall’accelerometro per acquisire i dati della frequenza cardiaca tolleranti al movimento. Sebbene a seconda della capacità del dispositivo, possono anche essere utilizzati per calcolare VO2, calorie bruciate, intervallo R-R, variabilità della frequenza cardiaca, concentrazioni di metaboliti nel sangue, livelli di ossigeno nel sangue e persino pressione sanguigna.

Ostacoli a una lettura accurata

Tuttavia, poiché OHRM si basa principalmente sui dati provenienti dalla quantità di luce rifratta dalla pelle, ci sono molti fattori che possono influenzare l’accuratezza dei dati raccolti. Ecco i quattro principali ostacoli che abbiamo riscontrato.

miglior cardiofrequenzimetro da polso economico

1. Rumore ottico

Questo è considerato il più grande ostacolo tecnico. Nonostante la stretta vicinanza dello smartwatch o del fitness tracker con la pelle, solo una piccolissima quantità di luce ritorna e viene raccolta dal sensore. E da questa minuscola quantità di luce raccolta, solo circa 1/1000 di essa indica effettivamente il flusso sanguigno causato dal pompaggio del cuore. Altri segnali inviati dall’emettitore ottico vengono quindi dispersi da vari materiali come muscoli, ossa, tendini, ecc.

2. Tonalità della pelle

Anche il tono della pelle di chi lo indossa può essere un fattore significativo poiché diverse tonalità tendono ad assorbire la luce in modo diverso l’una dall’altra. La pelle più scura, per esempio, tende ad assorbire più luce verde. In relazione a ciò, ci sono portatori di tatuaggi, specialmente quando un tatuaggio si trova su quella parte della pelle in cui il PPG dovrebbe raccogliere dati. Ciò ha causato alcuni dispositivi indossabili, tra cui alcuni Apple, per impedire il monitoraggio delle risorse umane.

3. Problema crossover

Questo particolare ostacolo tende generalmente a verificarsi quando si esegue un particolare movimento ripetitivo che può essere alla stessa frequenza della frequenza cardiaca. Un esempio comune di ciò è la frequenza dei passi. Gli algoritmi dello smartwatch o del fitness tracker possono registrare i dati della frequenza cardiaca come frequenza cardiaca.

4. Posizione del sensore

In relazione al primo ostacolo menzionato sopra – il rumore ottico, è stato scoperto che (ironicamente,) il polso è in realtà uno dei posti peggiori per l’OHRM perché c’è così tanto rumore ottico in quella zona – come i muscoli, i tendini, le ossa , ecc. – e poiché anche la struttura vascolare in essa è abbastanza varia.

L’area raccomandata, infatti, è l’avambraccio perché i vasi sanguigni in quest’area sono molto vicini alla pelle e hanno una densità maggiore.

Parole di chiusura

Le capacità e le tecnologie che troviamo negli smartwatch e nei fitness tracker diventano più interessanti e complesse con ogni nuovo modello. Speriamo che con questo post informativo, tu sia stato illuminato su come un piccolo dispositivo indossabile (specialmente quelle luci verdi al loro interno) può monitorare la frequenza cardiaca in qualsiasi momento.

Abbiamo intenzione di darti informazioni più utili sui tuoi orologi con i nostri post successivi, quindi fai attenzione a loro su questo sito!

Leave a Comment