Якщо ви знаєте, який гаджет вам потрібен, то завдяки нашому каталогу з підбором за параметрами можете, наприклад, відфільтрувати актуальний асортимент за наявністю тих чи інших датчиків. Також рекомендуємо почитати матеріал «Як вибрати смартгодинник та фітнес-браслет: основні критерії та корисні поради».

Для початку варто визначити, а які датчики власне зустрічаються в сучасних девайсах. Тут все вельми індивідуально, адже окремі виробники люблять експерименти (або маркетинг – просуваючи вже відомі функції як ноу-хау). Тому варто перерахувати найбільш популярні і такі, що найчастіше зустрічаються:

Про те, як працює більшість із них, а також як годинники і браслети «видають» інші показники нашого організму — якість сну, рівень стресу, витрата калорій тощо – ми й поговоримо докладніше.

Багато датчиків приховані всередині корпусу, але робота деяких добре помітна.

Як смартгодинники та браслети рахують кроки?

Обов'язковим практично для будь-якого носимого смартгаджета сьогодні є крокомір. Він є навіть у дитячих моделях, на зразок Garmin Vivofit JR 3. За підрахунок кроків відповідає акселерометр, що визначає прискорення гаджета та його переміщення у просторі. Раніше це були механічні прилади, а сьогодні використовують мініатюрні чипи.

Зрозуміти, як працює датчик, простіше на механічному пристрої, хоча загальні принципи залишаються незмінними і для сучасної електроніки. Так, при прискоренні, тобто початку руху (наприклад, помах руки при ходьбі або поворот корпусу) пружинка стискається або розтягується під впливом противаги. А якщо взяти три таких прилади, то можна оцінювати переміщення за висотою, довжиною і шириною. Акселерометр сьогодні є у багатьох мобільних пристроях, включаючи смартфони та планшети, де насамперед відповідає за орієнтацію зображення на екрані.

Нерідко для підвищення точності підрахунку кроків у носимих гаджетах також присутній гіроскоп. Цей датчик враховує просторові переміщення пристрою (у трьох осях), зокрема різні обертання руки. Комбінація акселерометра та гіроскопа здатна мінімізувати помилкові спрацьовування, наприклад, коли людина активно жестикулює або перемішує кашу в каструлі. Ще ці два датчики можуть, наприклад, визначити падіння людини та надіслати сигнал SOS.

Підрахунок кроків – одна з базових функцій смартгодинника.

Оскільки годинник носиться на зап'ясті, то досягти на 100% точного підрахунку пройдених кроків складно. Додати зайвого датчики можуть під час керування авто (в тому числі по нерівній дорозі – при трясці), при голінні або прийомі душу. Недолічити щось вони теж можуть — за дуже повільної ходьби чи прогулянки з дитячою коляскою, коли рука залишається практично нерухомою.

Популярні розумні годинники (smart watch)

Як смартгодинники та браслети вимірюють пульс?

Вимірювати ЧСС у наручних гаджетах допомагає пульсометр, який використовує технологію фотоплетизмографії. Його також називають оптичним датчиком, тому що його принципи дії відрізняються від класичних пристроїв для вимірювання пульсу.

Так, припустимо, нагрудний пульсометр має електроди, які зчитують імпульси при кожному скороченні серцевого м'яза. Потім отримані дані передаються на сумісний пристрій (припустимо, на смартфон).

Оптичний датчик функціонує інакше: він подає світло на шкіру зап'ястя, що проходить у тканини (до судин), а потім фотоелемент фіксує відбитий потік. Справа в тому, що з кожним скороченням серця відбувається насичення кровотоку, тобто судини стають більш наповненими та червоними. В оптичних датчиках використовуються зелені діоди, які максимально контрастні по відношенню до крові, а значить добре поглинаються. Кожна зміна рівня відбиття світла від судин фіксується фотоелементом, що дає змогу визначити ЧСС.

Коли людина перебуває у стані спокою, то датчик пульсу на зап'ясті працює з мінімальними похибками. При ходьбі та різних фізичних активностях неточності підвищуються. Але в цілому для повсякденної експлуатації та аматорського спорту (за винятком високоінтенсивних навантажень) даних оптичного датчика цілком достатньо. Погана фіксація годинника або браслета на руці, засмага, татуювання, бруд на шкірі – всі ці фактори можуть викликати огріхи в підрахунках.

Підрахунок ЧСС забезпечує оптичний пульсометр.

Отже, зелені миготливі світлодіоди на тильній стороні годинника або браслета – це і є робота фотоплетизмографії, тобто оптичного датчика. До речі, якщо раніше ЧСС носимі гаджети в режимі нон-стоп вимірювали тільки під час тренувань, то сьогодні більшість моделей за замовчуванням забезпечують цілодобовий моніторинг пульсу (з можливістю відключення користувачем).

Смарт годинники та фітнес-браслети з пульсометром

Як смартгодинники та браслети визначають сатурацію?

За визначення рівня насичення крові киснем в носимих гаджетах відповідає пульсоксиметр, він же датчик SpO2. Принцип його роботи дуже схожий на оптичний пульсометр. Тут також є випромінювач світла та фотодетектор, який фіксує відбитий потік. Тільки в цьому разі він не зелений, а червоний.

До речі, червоні діоди використовуються у професійному медичному обладнанні для вимірювання ЧСС, але максимально точні лише у стані спокою. Ось чому в годиннику – для виміру пульсу застосовують зелені елементи, а при визначенні рівня насичення крові киснем від користувача зазвичай потрібно перебувати в нерухомому стані. Відбите від артерії світло, надходить на фотодетектор, надаючи необхідні дані для аналізу. При цьому сам показник сатурації у відсотках розраховується програмним забезпеченням (тобто алгоритм трохи складніший, ніж просто з пульсом).

В цілому, аналогічний принцип роботи мають і пальцеві пульсоксиметри, що дає змогу власникам смартгодинників та браслетів розраховувати на прийнятну точність аналізу насичення крові киснем. Але похибки все одно не виключені, а носимі гаджети — це не медичні прилади. Спотворити у більший або менший бік результат виміру SpO2 може слабка фіксація ремінця на зап'ясті або холод (першими зазвичай мерзнуть саме кінцівки).

Після коронавірусної пандемії годинники обзавелися пульсоксиметром.

Червоний блимаючий діод на тильній стороні годинника – це функція пульсоксиметрії. Вона може виконуватися на запит або в режимі постійного моніторингу. В останньому випадку годинник запускає процес вимірювання відповідно до своїх алгоритмів, наприклад, під час сну. Ця функція розширює загальний спектр аналізованих даних про активність та здоров'я користувача.

Як смартгодинники та браслети визначають місце розташування?

Для навігаційних можливостей можна використовувати як власний GPS-модуль, так і відповідний приймач смартфона. В останньому випадку на точні відомості про маршрут та відстань забігу чи заїзду можна розраховувати лише тоді, коли мобільний телефон теж був узятий на тренування. Більшість смартгодинників і топових браслетів мають свій GPS.

Фактично це не датчик, а приймач сигналів із супутників. Саме на цьому базується робота глобальної системи позиціонування. Щоб визначити точні координати користувача (його годинника або трекера), необхідно отримати інформацію хоча б з чотирьох супутників. Але чим їх більше (зазвичай максимум — це 12), тим вище точність визначення координат.

Навігаційні можливості можуть не обмежуватися геолокацією, а передбачати доступ до альтернативних супутникових систем, ведення по треку або безпосереднє відображення карт на екрані годинника. А ще модуль може бути доповнений функцією GPS, яка прискорює пошук супутників.

GPS у годиннику працює так само, як і в інших сучасних гаджетах.

Використання GPS підвищує точність тренувальних даних, у тому числі інформації про подолану відстань і швидкість, висоту над рівнем моря тощо. При цьому похибки безпосередньо в самому геопозиціонуванні можуть досягати декількох десятків метрів. Але для спортивних цілей це не велика проблема.

Окремо про точність головних датчиків

Наведену четвірку датчиків можна вважати основним набором для сучасного смартгодинника. Точність їхньої роботи прямо залежить не тільки від виробника (і його репутації), але і дій власника. Якщо поставити собі за мету «обдурити» гаджет, то зробити це не так складно.

Найчастіше для підвищення точності результатів показників здоров'я та активності рекомендується правильно фіксувати пристрій на руці (щільно, але так, щоб ремінець не передавлював шкіру), регулярно мити зап'ястя, протирати корпус гаджета. Оскільки пульс і сатурація вимірюються оптичними датчиками, потрібно розуміти, що на кровообіг прямо впливає температура повітря, тому спека чи холод можуть вносити свої небажані поправки.

Загалом фітнес-трекер та годинник – це не медичний прилад для діагностики. Використовувати їх для загального контролю здоров'я та тренувального процесу можна, але лікарів вони вам не замінять.

Смартгодинники та фітнес-браслети з GPS

Які ще датчики використовуються в годинниках і браслетах і як вони працюють?

У сучасних носимих гаджетах зустрічаються й інші датчики:

  • Тонометр. Для вимірювання артеріального тиску використовується або окремий датчик, або оптичний пульсометр. Зчитуються дані про насичення судин, а потім програмне забезпечення інтерпретує їх. Потрібно сказати, що підсумкові показники не дуже точні, на тлі звичайного тонометра. По-перше, виміри на зап'ясті складніші: артерії знаходяться близько до шкіри. По-друге, потрібні поправки на індивідуальні особливості користувача, наприклад, вік. Це досягається шляхом попередніх калібрувань із синхронним заміром на годиннику та професійному обладнанні. Без цього відхилення від реальних цифр будуть дуже великі.
  • Датчик ЕКГ. Це набір електродів, які мають вимірювати електричну активність серця. У повноцінному медичному обладнанні їх до 10. У розумних годинниках — не більше двох. Наприклад, в Apple Watch один поруч з пульсометром, а інший на коліщатку Digital Crown. Аналогічно справи і в смартгодинниках Samsung. В результаті виходить не повноцінна електрокардіограма, а лише збір даних. Теоретично потенційні проблеми виявити така діагностика допомагає, але на практиці може бути багато помилкових результатів та помилкових звернень до лікаря.
Дані ЕКГ від смартгодинника не надто точні. Принаймні поки що.
  • Термометр. Це датчик температури, що визначає відповідні показники на поверхні шкіри в області зап'ястя. Легке підвищення тут навряд чи вдасться виявити, а ось сильний жар цілком. Також аналогічний датчик може розташовуватися подалі від шкірного покриву – ближче до циферблата або безеля. Тоді він служить для вимірювання температури навколишнього повітря. Він може бути корисним, наприклад, у поході.
  • Геомагнітний датчик (а якщо простіше – компас). Це переважно цифровий чип, який підказує сторони світу. Корисний у тактичних та польових умовах, коли немає GPS або через погану погоду пошук супутників утруднений.
  • Альтиметр та барометр. Перший датчик вимірює висоту чи різницю між кількома точками. Другий дає змогу визначити атмосферний тиск. Барометр у тандемі з альтиметром підвищує точність вимірів висоти. Також він може служити для оцінки погодних показників.
  • Датчик освітлення. Зазвичай використовується для автоматичного коригування яскравості циферблата.
Зв'язка з альтиметра та барометра забезпечить точні дані про висоту, що буває важливим при бігу і не тільки.

До рідкісних датчиків належить BIA – біоелектричний аналіз імпедансу. Він покликаний виходячи з оцінки опору тканин визначати відсоток жиру, кількість м'язів, масу кісток тощо. Щось подібне виконують, наприклад, діагностичні підлогові ваги. Знову ж таки там є мінімум 4 датчики, а в годинниках один. Загальна точність вимірів під питанням навіть у ваг, що вже говорити про носимі девайси.

Дуже перспективно виглядає впровадження в смартгодинники та браслети глюкометра. Подібні незалежні пристрої вміють визначати рівень цукру та дуже корисні для діабетиків. Головний недолік — вони потребують забору крові. Поки ж періодично йдуть розмови про неінвазивні виміри в годинниках. Щось подібне навіть заявили при випуску Huawei Watch 4 Pro, але насправді це виявилося лише маркетинговим прийомом.

Смарт годинники та фітнес-браслети з ЕКГ

А як підраховується стрес чи витрата калорій, аналізується сон?

Чимало даних смартгодинники або фітнес-трекери забезпечують не прямо від датчиків, а на підставі інтерпретації їх показників або різних розрахунків. Відноситися до них можна по-різному.

Наприклад, підрахунок калорій це дуже умовний момент, який залежить не тільки від рухової активності. Поточний фізичний стан, вік, стать, вага – все це прямо впливає на те, скільки організм витрачає енергії на підтримку життєдіяльності. Тому відповідні дані від годинника – це прорахунок за математичними моделями, закладеними в програмному забезпеченні. Показник витрат, що демонструється на екрані годинника, дуже умовний. Похибка з реальністю може бути більшою за 50%. Але в будь-якому разі навіть за приблизними витратами калорій можна порівняти два свої заняття, в тому числі, щоб зробити висновок – де ви витратили більше зусиль.

Моніторинг сну зазвичай відбувається на підставі показників двох датчиків – акселерометра та пульсометра. Також тут може використовуватися і пульсоксиметр (якщо відповідна опція активна не тільки за запитом). У фазі глибокого сну пульс уповільнюється, рухів тіла немає, а у швидкій — ЧСС прискорюється, частота дихання вище. В цілому, аналітика нічного відпочинку працює досить непогано, особливо, якщо людина не має серйозних проблем зі здоров'ям. Для загального уявлення про те, як добре ви спите та відновлюєтеся, інформації достатньо. Більш детальні висновки мають робити лікарі-сомнологи.

Дані про сон на смартгодиннику можуть бути дуже корисними.

Також варто зупинитись ще на двох цікавих показниках. Один стосується загального здоров'я – рівень стресу. Інший – фізичної форми – показник VO2max або максимальне споживання кисню.

Щоб дізнатися рівень стресу, різні виробники носимих гаджетів пропонують свої методики підрахунку. Подібний показник дають можливість моніторити сьогодні Samsung, Huawei, Honor, Garmin, Xiaomi, Fitbit. Основні дані щодо його розрахунку дає пульсометр. Він надає власне ЧСС, а також його варіабельність, тобто різницю між скороченнями. Ще зазвичай використовується частота дихання (її, до речі, отримують теж від датчика пульсу – адже при вдиху ЧСС трохи підвищується, а при видиху знижується). Далі можуть працювати свої алгоритми у різних виробників. Підсумкові результати нескладно звіряти за днями, часом доби тощо: чим вище оцінка, тим стресовішим є ваш стан.

Значення VO2max – теж розрахунковий показник, який відображає поточний рівень фізичної активності (чим більше цифра, тим краще). Як правило, дані беруться не в стані спокою, а під час кардіо тренувань. Приміром, при пробіжці співставляються показники ЧСС і темпу бігу.

Спортсменам не зайвим буде відслідковувати показник VO2max.

Більшість виробників носимих гаджетів, у тому числі Garmin, Suunto, Polar, Apple і Huawei, використовують методику розрахунку від компанії Firstbeat. І вона добре зарекомендувала себе. Без помилок визначити максимальне споживання кисню можна лише лабораторно за допомогою спіроергометрії. Це спеціальний навантажувальний тест із вимірюванням вентиляції та об'єму легень. Але розрахунки VO2max за методикою Firstbeat зазвичай дають мінімальні відхилення від спіроергометрії.

Кожен бренд може доопрацьовувати системи аналізу, пропонувати свої варіанти відображення даних, які зрозуміліші та зручніші для ознайомлення. У зв'язку з цим при виборі смартгодинника потрібно дивитися не тільки на велику кількість датчиків, але і на те, наскільки висока репутація у виробника, які відгуки має його мобільний додаток. Адже саме софт інтерпретує дані про здоров'я та спортивні активності.

Популярні фітнес-браслети

В якості висновків

Так, смартгодинники та фітнес-трекери – це не високоточні медичні прилади. Але вони справді можуть бути корисні багатьом категоріям користувачів. Наприклад, для сотень тисяч людей звичайний крокомір — це чудова мотивація підтримки певної рухової активності, що вже чимало.

Смартгодинник, хоч і не медичний, але затребуваний гаджет.

Спортсменам-аматорам комбінація вбудованих датчиків та якісного софту надає чимало корисної інформації, необхідної для прогресу у тренувальному процесі. І тут напрацювання таких брендів, як Garmin чи Polar, які залучають до співпраці професійних атлетів та тренерів, точно не варто недооцінювати. Так, можливо зчитування даних відбувається з певною похибкою, але фірмове програмне забезпечення здатне виконувати аналіз та інтерпретацію даних на високому рівні. Любителям бігу, велоїзди чи інших спортивних активностей цього цілком достатньо.

Що можна сказати про різні медичні показники від смартгодинника? Звісно, вважати їх правдою в останній інстанції не можна. Але є безліч кейсів, які доводять, що навіть цього інколи достатньо для порятунку життя. Порушення пульсу, зниження показника рівня кисню в крові, інформація про низьку якість сну або високий стрес — це не привід ставити собі діагноз, але варто замислитися над тим, чи все гаразд. А найправильнішим рішенням при проблемних показниках, звичайно ж, буде звернення до лікаря.

І ще один момент. Конкуренція на ринку смартгодинників та фітнес-браслетів дуже висока. Отже, виробники зацікавлені в тому, щоб покращувати якість і кількість датчиків, удосконалювати свій софт, впроваджувати нововведення. І користувачі лише виграють від цієї гонки брендів.