Фонендоскоп со встроенным датчиком измерения сердеч ритма. Датчики пульса: обзор, характеристики

Сегодня мы приглашаем вас посмотреть на лучшие в своем роде пульсометры для спорта и фитнеса от нагрудных ремней до наушников, а также выбрать для себя наиболее удачную модель для тренировок.

Зачем нужен пульсометр

Мониторы сердечного ритма необходимы всем, кто хоть сколько-то уделяет время физическим нагрузкам и спорту в любых его проявлениях: от прогулки на велосипеде до интенсивных занятий в зале и т. п.

Используются они для контроля за работой сердца, определения допустимых нагрузок, зон пульса и выхода за рамки этих зон.

Традиционно различают такие зоны:

Терапевтическая зона с частотой 60 - 70% от Максимальной Частоты Сердечных Сокращений (МЧСС). Самая безопасная зона для малоподготовленных спортсменов. Такой пульс характерен для утренней разминки или интенсивной прогулки в быстром темпе.

Зона «Фитнес» с частотой 70 - 80% от МЧСС. Такой пульс появляется во время пробежки трусцой или подъема-спуска по ступеням, и именно нагрузки, характерные для этой зоны, активно способствуют сжиганию жиров и похуданию.

Аэробная зона - 80 - 90% от МЧСС. Еще более интенсивная нагрузка, во время которой сжигаются не только жиры, но и углеводы. Такой пульс может возникнуть, например, во время занятий спортивными танцами.

Анаэробная зона - 90 - 95% от МЧСС. В расход идут углеводы. Такой пульс «тренирует» выносливость, а возникает во время серьезных занятий: велосипед, бег на лыжах, коньках и другие активные виды спорта.

Зона максимальной нагрузки - свыше 95% от МЧСС. В этой зоне работают профессионалы, и обычным людям подвергать себя такой нагрузке может быть небезопасно.

Что такое МЧСС

Ваш максимально допустимый пульс во время занятий спортом и целевые зоны рассчитываются по методу финского медика Мартти Карвонена. Для этого необходимо знать свою Максимальную частоту сердечных сокращений, или МЧСС.

Формула для определения максимального пульса: «220 - ваш возраст». Определение верхних и нижних границ .

Как выбрать пульсометр

Сегодня на рынке с избытком предложений по разному типу гаджетов, и это не удивительно, ведь с момента появления первого «бытового» пульсометра прошло почти сорок лет.

Самыми распространенными считаются такие виды спортивных пульсометров :

Нагрудные ремни с датчиками

Классический образ спортивного датчика, состоящий из одной или двух частей (ремешка и отдельно кардио монитора). Такие пульсометры синхронизируются со специальными приложениями в смартфоне, где сохраняются данные о ваших тренировках и ЧСС в автоматическом режиме.

Плюсы:

Высокая точность

История измерения

Минусы:

Необходимость иметь при себе телефон*

Лидеры :

Первым среди равных, кажется, будет Polar! Во-первых, он действительно первый на потребительском рынке — с 1965 года компания выпускает гаджеты для измерения ЧСС для спортсменов. В последнем обновлении на рынке появился Polar H10!

Модель получила ряд улучшений, которые делают ее, пожалуй, самой точной в своей нише: это, во-первых, более длинная лента с электродами, что позволяет снимать пульс точнее, исключая внешние помехи. А, во-вторых, встроенная память на одну тренировку, так что бегать со смартфоном теперь нет необходимости. И, конечно, водонепроницаемость!

Аналоги подешевле :

• - синхронизируется с большинством известных приложений, в том числе Runtastic, Endomondo, чем и удобен. Достаточно высокие показатели точности и надежности, но при этом — по удивительно привлекательной цене! Своего приложения нет. Да и надо ли?!

Нагрудные ремни с часами

Класс спортивных устройств, в комплект которого входят часы и спортивный нагрудный ремень, которые связаны между собой. Информация о работе сердца отправляется на запястье в режиме реального времени.

Плюс:

Удобно, всегда под рукой (на руке)

Большинство моделей такого типа обладают колоссальной автономией, так как и часы, и нагрудные ремни работают от батареек, чаще это CR-ки

Минус:

Не сохраняется динамика за долгий срок, так как в большинстве случаев такие модели не обладают собственным приложением.

В этой нише устройств также следует отметить Polar в числе первых — модель .

Из практичных аналогов — немецкая Sigma - …

Так и новинки этого сезона: гаджеты и

Часы-пульсометры

Наиболее дорогие варианты - оптические пульсометры, которые просвечивают кровь, и на основании полученных данных вычисляют пульс в режиме реального времени. В настоящее время оптические пульсометры интегрированы и в смарт-часы, однако этот класс девайсов мало пригоден для спорта.

Плюс:

Никакой зависимости от ремешка и других аксессуаров.

Минус:

При избыточной потливости может «потеряться» пульс!

Лучшими пульсометрами являются модели бренда Mio. Даже Garmin использовал их опыт при разработке своих первых оптических моделей!

У компании несколько крутых продуктов, как спортивных часов, так и браслетов.

• Mio Alpha — спортивные часы для тренировок с точной оптикой.
• — новинка на рынке с инновационным способом оценки активности и пользы от этой активности (PAI). Круглосуточный мониторинг пульса, конечно, прилагается!

Своя модель оптического пульсометра есть и у опять же, у Polar. Это и браслет , и обновленный он же под номером , и даже умные часы на Android Wear — модель M600.

Недорогие браслеты для спорта с оптическим датчиком — . Они достаточно неплохо показали себя в прошлом сезоне и составили хорошую конкуренцию «игрушечным» гаджетам Xiaomi.

Часы для эпизодического измерения пульса

Такие модели замеряют пульс «по требованию» и не показывают его постоянно. Это скорее «бытовые» модели, однако их можно использовать при слабых нагрузках^ и во время тренировок.

Плюс:

Удобно и практично, чаще всего такие модели обладают дополнительными функциями: шагомер,
счетчик калорий, умный будильник и т. п.

Минус:

Нет постоянного мониторинга пульса в режиме реального времени

• Самым известным и самым точным здесь будет .

Добавьте сюда высокую надежность самого гаджета, герметизацию и автономию до года, и за 3490 рублей у вас на руке отличные фитнес-часы!

Также другие модели и все новинки на рынке пульсометров Будьте в курсе.

Всем привет!

Совсем немного осталось до начала нашей краундфандинговой компании часов для измерения уровня стресса EMVIO . Появилась небольшая передышка и пальцы попросились к клавиатуре.

Немного о нашем сердце

Что мы считаем пульсом

Attention!!! Cразу хотим отметить важный момент, который вносит в путаницу в терминологию и часто встречается в комментах к статьям про гаджеты с измерением пульса. Фактически пульс, который измеряется по сокращениям стенок кровеносных сосудов, и пульс, который измеряется по электрической активности сердца, имеют разную физиологическую природу, разную форму временной кривой, различный фазовый сдвиг и соответственно требует различные методы регистрации и алгоритмы обработки. Поэтому не может быть никаких RR-интервалов при измерении пульса по модуляции объемов кровенаполнения артерий и капилляров и механических колебаний их стенок. И обратно, нельзя говорить, что если у вас нет RR-интервалов, то вы не можете измерить аналогичные по физиологической значимости интервалы по пульсовой волне.

Как гаджеты измеряют пульс?

1. Измерение пульса по электрокардиосигналу

За свои труды в 1924 году он стал лауреатом Нобелевской премии. Именно Эйнтховен в первые получил реальную электрокардиограмму (название он придумал сам), разработал систему отведений – треугольник Эйнтховена и ввел названия сегментов ЭКС. Самым известным является комплекс QRS - момент электрического возбуждения желудочков и, как наиболее выраженный по своим временным и частотным свойствам элемент этого комплекса, зубец R.

До боли знакомый сигнал и RR-интервал!

В современной клинической практике для регистрации ЭКС используют различные системы отведений: отведения с конечностей, грудные отведения в различных конфигурациях, ортогональные отведения (по Франку) и т.п. С точки зрения измерения пульса можно использовать любые отведения, т.к. в нормальном ЭКС R зубец в том или ином виде присутствует на всех отведениях.

Спортивные нагрудные датчики пульса

Пример конструкции ремешка и Мистер-гаджет 80 lvl. Sensor pad – это два ЭКГ электрода с разных сторон груди.

На рынке популярностью пользуются HRM ремешки фирм Garmin и Polar, также имеется множество китайских клонов. В таких ремешках электроды выполнены в виде двух полосок из проводящего материала. Ремешок может быть частью всего устройства или пристегиваться к нему застежками-клипсами. Значения пульса, как правило, передаются по Bluetooth по протоколу ANT+ или Smart на спортивные часы или смартфон. Вполне удобно для спортивных занятий, но постоянное ношение вызывает дискомфорт.

Мы экспериментировали с такими ремешками в плане возможности оценки вариабельности пульса, считая их за эталон, но поступающие с них данные, оказались сильно сглаженными. Участник нашей команды Kvanto25 публиковал пост , как он разбирался с протоколом ремешка Polar и подключал его к компьютеру через среду Labview.

С двух рук

Пример пульсометра с фронтальным электродом (Пульсометр Beurer)

Интересным устройством, использующим такую технологию, является браслет Phyode W/Me, разработчики которого провели успешную кампанию на Кикстартере, и их продукт имеется в продаже. На хабре про него был пост .

Электродная система PhyodeW/Me

Верхний электрод совмещен с кнопкой, поэтому многие люди, рассматривая прибор по фоткам и читая отзывы, думали, что измерение происходит просто по нажатию кнопки. Теперь вы знаете, что на подобных браслетах непрерывная регистрация со свободными руками в принципе не возможна.

Плюс этого устройства в том, что измерение пульса не является главой целью. Браслет позиционируется как средство проведения и контроля дыхательных методик, типа индивидуального тренера. Мы приобрели Phyode и проигрались с ним. Все работает, как обещано, регистрируется реальная ЭКГ, соответствующая классическому первому отведению ЭКГ. Однако прибор очень чувствителен к движениям пальца на фронтальном электроде, чуть сдвинулся и сигнал поплыл. С учетом того, что для набора статистики нужно около трех минут процесс регистрации выглядит напряжно.

Вот еще вариант использования принципа двух рук в проекте FlyShark Smartwatch, который выложен на Кикстартере .

Регистрация пульса в проекте FlyShark Smartwatch. Будьте добры подержать пальчик.

Что еще нового есть в этой области? Обязательно нужно упомянуть об интересной реализации ЭКГ электрода – емкостного датчика электрического поля EPIC Ultra High Impedance ECG Sensor производства фирмы Plessey Semiconductors.

Емкостной датчик EPIC для бесконтактной регистрации ЭКГ.

Внутри датчика установлен первичный усилитель, поэтому его можно считать активным. Датчик достаточно компактный (10х10 мм), не требует прямого электрического контакта, соответственно не имеет эффектов поляризации и их не надо смачивать. Нам кажется это решение весьма перспективным для гаджетов с регистрацией ЭКС. Готовых устройств на этих датчиках мы пока не видели.

2. Измерение пульса на основе плетизмографии

Импедансная плетизмография

Электродная система импедансной плетизмографии. Картинка отсюда

Главное условие, предъявляемое к генератору сигнала - это постоянство тока, его значение выбирают обычно не более 10-15 мкА. При прохождении сигнала через ткань его амплитуда модулируется изменением кровенаполнения. Вторая система электродов снимает модулированный сигнал, фактически имеем схему преобразователя импеданс-напряжения. При двухточечной схеме электроды генератора и приемника объединены. Далее сигнал усиливается, из него изымается несущая частота, устраняется постоянная составляющая и остается нужная нам дельта.
Если прибор откалибровать (для клиники это обязательное условие), то по оси Y можно откладывать значения в Омах. В итоге получается вот такой сигнал.

Примеры временных кривых ЭКГ, импедансной плетизмограммы (реограмме) и ее производной при синхронной регистрации. (отсюда)

Очень показательная картинка. Обратите внимание, где находится RR-интервал на ЭКС, а где расстояние между вершинами, соответствующее длительности сердечного цикла на реограмме. Также обратите внимание на резкий фронт R зубца и пологий фронт систолической фазы реограммы.

Из пульсовой кривой можно получить довольно много информации по состоянию кровообращения исследуемого органа, особенно синхронно с ЭКГ, но нам нужен только пульс. Определить его не сложно - нужно найди два локальных максимума, соответствующих максимальной амплитуде систолической волны, вычислить дельту в секундах ∆T и далее BMP = 60/∆T .

Примеров гаджетов, которые используют данный способ, мы пока не нашли. Зато есть пример концепта имплантируемого датчика для контроля кровообращения артерии. Вот про него. Активный датчик сажается прямо на артерию, с хост-девайсом общается по индуктивной связи. Мы считаем, что это очень интересное и перспективный подход. Принцип работы понятен из картинки. Спичка показана для понимания размера:) Используется 4-х точечная схема регистрации и гибкая печатная плата. Думаю, при желании, можно допилить идею для носимого микро-гаджета. Плюс этого решения в том, что потребление такого датчика исчезающее мало.

Имплантируемый сенсор кровотока и пульса. Похож на аксессуар Джонни-Мнемоника.

В завершении этого раздела сделаем ремарку. В свое время мы считали, что таким способом измеряется пульс в известном стартапе HealBeGo, поскольку в этом устройстве базовая функциональность реализуется методом импедансной спектроскопии, что, по сути, и есть реография, только с изменяемой частотой зондирующего сигнала. В общем, все уже на борту. Однако согласно описанию характеристик прибора пульс в HealBe измеряется механическим методом с помощью пьезодатчика (про этот способ во второй части обзора).

Оптическая плетизмография или фотоплетизмографияя

Иллюстрация принципа работы фотоплетизмографии

Способ нашел широкое использование в клинике и вскоре технология была применена в бытовых устройствах. Например, в компактных пульсоксиметрах, регистрирующих пульс и сатурацию кислородом крови в капиллярах пальца. В мире производится сотни модификаций. Для дома, для семьи вполне пойдет, но не подходит для постоянного ношения.


Пульсоксиметр обыкновенный и клипса для уха. Тысячи их!

Существуют варианты с ушными клипсами и наушниками со встроенными датчиками. Например, такой вариант от Jabra или новый проект Glow Headphones . Функциональность аналогична HRM ремешкам, но более стильный дизайн, привычное устройство, свободный руки. Постоянно носить затычки в ушах не будешь, но для пробежек на свежем воздухе под музыку в самый раз.

Наушники Jabra Sport Pulse™ Wireless и Glow Headphones. Пульс регистрируется внутриушным (in-ear sensor) способом.

Прорыв

Самым заманчивым было измерение пульса с запястья, ведь это такое привычное и комфортное место. Первыми были часы Мио Alpha с успешной компанией на Кикстартере.

Создательница продукта Лиз Дикинсон (Liz Dickinson) пафосно провозгласила это устройство Святым Граалем измерения пульса. Модуль датчика был разработан ребятами из Philips. На сегодняшний день это самое качественное устройство для непрерывного измерения пульса с запястья методом фотоплетизмографии.

Даешь умных часов много и разных!

Сейчас можно сказать, что технология отработана и внедрена в серийное производство. Во всех подобных устройствах реализуется измерение пульса по отраженному сигналу.

Выбор длины волны излучателя

Теперь пару слов, как выбирают длину волны излучателя. Тут все зависит от решаемой задачи. Обоснование выбора хорошо иллюстрировать по графику поглощения света окси и дезоксигемоглобина с наложенными на него кривыми спектральных характеристик излучателей.

Кривая поглощения света гемоглобином и основные спектры излучения пульсовых фотоплетизмаграфических датчиков.

Выбор длины волны зависит от того, что мы хотим измерить пульс и/или сатурацию насыщения крови кислородом SO2.

Просто пульс. Для этого случая важна область, где поглощение максимально – это диапазон от 500 до 600 нм, не считая максимума в ультрафиолетовой части. Обычно выбирается значение 525 нм (зеленый цвет) или с небольшим смещением – 535 нм (применено в датчике OSRAM SFH 7050 – Photoplethysmography Sensor).

Зеленый светодиод датчика пульса – самых ходовой вариант в смарт-часах и браслетах. В датчике смартфона Samsung Galaxy S5 использован красный светодиод.

Оксиметрия. В этом режиме необходимо мерить пульс и оценивать сатурацию крови кислородом. Способ основан на разнице в поглощении связанного (окси) и не связанного с (дезоки) кислородом гемоглобина. Максимум поглощения деоксигенированного гемоглобина (Hb) находится в “красном” (660 нм) диапазоне, максимум поглощения оксигенированного (Hb02) гемоглобина в инфракасном (940 нм). Для вычисления пульса используется канал с длиной волны 660 нм.

Желтый для EMVIO. Для нашего прибора EMVIO мы выбирали из двух диапазонов: 525 nm и 590 нм (желтый цвет). При этом мы учитывали максимум спектральной чувствительности нашего оптического датчика. Эксперименты показали, что разницы между ними практически нет (в рамках нашей конструкции и выбранного датчика). Любую разницу перебивают артефакты движения, индивидуальные свойства кожи, толщина подкожного слоя запястья и степень прижатия датчика к коже. Мы захотели как-то выделиться из общего “зеленого” списка и пока остановились на желтом цвете.

Конечно, измерения можно проводить не только с запястья. Есть на рынке нестандартные варианты выбора точки регистрации пульса. Например, со лба. Такой подход использован в проекте умного шлема для велосипедистов Life beam Smart helmet разработаного Израильской компанией Lifebeam. В предложениях этой фирмы есть еще бейсболки и солнцезащитные козырьки для девушек. Если постоянно носите бейсболку, то это ваш вариант.

Велосипедист доволен, что не нужно одевать HRM ремешок.

В целом выбор точек регистрации достаточно велик: запястье, палец, мочка уха, лоб, бицпес руки, лодыжка и стопа ноги для малышей. Полное раздолье для разработчиков.

Большим плюсом оптического способа является простота реализации на современных смартфонах, где в качестве датчика используется штатная видеокамера, а в качестве излучателя – светодиод вспышки. В новом смартфоне Samsung Galaxy S5 на задней стенке корпуса, для удобства пользователя, уже имеется штатный модуль датчика пульса, возможно и другие производители будут внедрять аналогичные решения. Это может стать решающими для устройств, в которых нет непрерывной регистрации, смартфоны вберут в себя их функционал.

Новые горизонты фотоплетизмографии

Дальнейшее развитие этого способа связано с переосмыслением функционала оптического датчика и технологическими возможностями современных носимых устройств в плане обработки видеоизображений в реальном времени. В итоге имеем идею измерения пульса по видеоизображению лица. Подсветкой является естественное освещение.

Оригинальное решение, с учетом того, что видеокамера является стандартным атрибутом любого ноутбука, смартфона и даже умных часов. Идея метода раскрыта в этой работе .

Субъект N3 явно напряжен – пульс под 100 уд/мин, наверно сдает работу своему руководителю Субъекту N2. Субъект N1 просто мимо проходил.

Сначала на кадрах выделяется фрагмента лица, потом изображение раскладывается на три цветовых канала и разворачивается по временной шкале (RGB trace). Выделение пульсовой волны основано на разложение изображения методом анализа независимых компонент (ICA) и выделения частотной составляющей, связанной с модуляцией яркости пикселей под действием пульсации крови.

Лаборатория Philips Innovation реализовала аналогичный подход в виде программы Vital Signs Camera для IPhone. Весьма интересная штука. Усреднение значений конечно большое, но принципиально метод работает. Аналогичный проект развивает .

Виды экранов Vital Signs Camera.

Так что в будущем системы видеонаблюдения смогут дистанционно измерять ваш пульс. Контора АНБ возрадуется.

Окончание обзора в следующем посте “Как умные часы, спортивные трекеры и прочие гаджеты измеряют пульс? Часть 2 ”. В той части мы расскажем об более экзотических способах регистрации пульса, которые используются в современных гаджетах.

Удачи! И еще раз пригашаем вас на сайт нашего проекта EMVIO .

Теги: Добавить метки

Монитор сердечного ритма, который чаще называют пульсомером, – это удобный и эффективный прибор, предназначенный для измерения количества сердечных ударов в минуту и для проверки ритмичности сердечных сокращений.

Еще совсем недавно он использовался лишь в мире спорта, но быстро распространился за его пределы и сегодня применяется в медицинских целях. Особенно он необходим людям, страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями. Монитор сердечного ритма помогает контролировать пульс, который считается одним из главных критериев оценки работы сердца.

Что такое пульсомер

Этот прибор обычно состоит из двух частей: датчика и браслета с монитором. Датчик представляет собой эластичную ленту, которая фиксируется на груди в области сердца, но может надеваться на палец или крепиться на мочке уха.

Есть модели, состоящие из одной части, в этом случае датчик встроен в браслет, который надевается на руку.

Монитор сердечного ритма помогает контролировать нагрузку на сердце, которая должна быть ограничена при сердечных болезнях

Сигнал поступает с датчика на браслет и выводится на дисплей в виде графического изображения, которое показывает частоту сокращений сердца.

Пульсомеры делятся на два вида:

1. Проводные . В такой конструкции датчик и браслет соединяются с помощью провода. Несмотря на некоторые неудобства, такие модели имеет одно важное преимущество – они дают максимально точный результат, благодаря стабильному сигналу, поэтому их рекомендуется приобретать, если точность очень важна. Это относится в первую очередь к людям с сердечно-сосудистыми болезнями.
2. Беспроводной . Этот вариант более удобен, поскольку сигнал передается с помощью беспроводных технологий. Такие модели идеально подходят для спортсменов, но имеют недостаток. Если в зоне покрытия есть люди, которые пользуются такими же приборами, сигнал искажается, что сказывается на точности результата. Среди беспроводных пульсомеров есть модели с кодированным сигналом, который привязан к конкретному прибору и не смешивается с другими. Такой монитор показывает более точный результат, но он и дороже.

Кроме определения частоты пульса и записи биения сердца, прибор может быть наделен множеством других функций. Есть модели, которые измеряют пройденное расстояние, количество шагов, скорость передвижения, считают количество калорий, потраченных при различных нагрузках. Современные пульсомеры оснащены таймером и секундомером, они могут измерять высоту местности, температуру воздуха, атмосферное давление, влажность воздуха.

Все пульсомеры объединяет одно: их главная задача – снимать показания частоты пульса, с которой хорошо справляются любые модели.

Для чего нужен?

Пульсомер позволяет человеку, имеющему проблемы с сердцем, контролировать его деятельность. Прибор дает возможность:

• измерять пульс в течение дня, фиксировать показания, чтобы потом предъявить эти данные врачу для диагностики;
• определить, что наступило время для передышки на прогулке, а значит, нужно остановиться и немного отдохнуть;
• определить, что пора принять лекарство.

Показания к ношению

Ношение пульсомеров в медицинских целях показано в первую очередь при патологиях сердечно-сосудистой системы, а также при некоторых хронических заболеваниях. Прибор необходим в следующих случаях:

• При заболеваниях, связанных с нарушением сердечного ритма: блокадах сердца, пароксизмальной тахикардии, мерцательной аритмии.
• При пороках сердца.
• После инфаркта миокарда, когда чрезмерные нагрузки противопоказаны, и прибор поможет их контролировать.
• Показанием является лечебная физкультура и физические нагрузки в период реабилитации после операций, которые были проведены на сердце и сосудах.
• Во время выполнения упражнений лечебной гимнастики при ожирении, болезнях щитовидной железы, нарушении обмена веществ, сахарном диабете.

Прибор нужно носить не только во время нагрузок, но и на постоянной основе. С его помощью можно обнаружить первые признаки ухудшения состояния здоровья и своевременно принять меры.

Как выбрать

В продаже имеется большое количество моделей пульсомеров, предназначенных для использования в медицинских целях. Приборы для больных, страдающих сердечно-сосудистыми патологиями, должны соответствовать определенным требованиям.

Монитор сердечного ритма должен иметь следующие особенности:

1. Прибор должен быть максимально точным, поскольку ошибки в измерениях не допустимы. При искаженном результате врач и сам пациент не смогут дать правильную оценку состоянию здоровья. К точным приборам относятся пульсомеры раздельные, состоящие из двух частей и передающие данные с помощью цифровой системы. Они состоят из детектора, который закрепляется на груди человека, и монитора, который может лежать в кармане или надеваться на запястье. Высокая точность обеспечивается за счет того, что датчик плотного прилегает к груди, а искажение сигнала и ошибочный результат исключены, благодаря цифровой системе передачи данных с детектора на монитор.
2. Людям с заболеваниями сердца рекомендуется использовать пульсомеры, в которых будут указываться допустимые границы частоты пульса, то есть в памяти прибора будет установлено минимальное и максимальное значение ЧСС, при достижении которых подается звуковой сигнал, чтобы человек знал, что пора принять лекарство или остановиться для отдыха.
3. Желательно, чтобы пульсомер для сердечника был оснащен функциями по измерению атмосферного давления, температуры воздуха, влажности воздуха. Резкие изменения метеорологических условий могут привести к непоправимым последствиям, если вовремя не принять мер.
4. Пульсомеры, умеющие считать калории, потерянные во время физической нагрузки, нужны тем, кому необходимо избавиться от лишнего веса.

Монитор сердечного ритма в виде наручных часов

Популярные модели

Больше всего пользуются спросом пульсомеры от производителей, которые давно работают на рынке. Из наиболее популярных можно назвать:

• Polar Electro Oy – финский производитель, лидер в своей области. Выпускает пульсомеры более тридцати лет, предлагает модели от простых до многофункциональных. Продукция этой фирмы отличается высоким качеством.
• Suunto – еще одна финская компания, в ассортименте которой есть приборы для плавания.
• Sigma SPORT – компания из Германии.
• Beurer – немецкий производитель, чьи приборы отличаются одновременно и высоким качеством, и доступной ценой.

Заключение

Пульсомеры – необходимая вещь для людей с болезнями сердца и пожилых, которые находятся в группе риска. Любая существенная нагрузка, волнение, изменение погоды могут привести к учащению пульса, что бывает опасно для жизни. Умный прибор всегда подаст сигнал о недопустимых значениях ЧСС, и человек успеет вызвать скорую, снизить нагрузку, прекратить работу, принять таблетку. Привыкнув к монитору, человек научится определять свой ритм жизни, который не вредит здоровью.

Кардиолог

Высшее образование:

Кардиолог

Кубанский государственный медицинский университет (КубГМУ, КубГМА, КубГМИ)

Уровень образования - Специалист

Дополнительное образование:

«Кардиология», «Курс по магнитно-резонансной томографии сердечно-сосудистой системы»

НИИ кардиологии им. А.Л. Мясникова

«Курс по функциональной диагностике»

НЦССХ им. А. Н. Бакулева

«Курс по клинической фармакологии»

Российская медицинская академия последипломного образования

«Экстренная кардиология»

Кантональный госпиталь Женевы, Женева (Швейцария)

«Курс по терапии»

Российского государственного медицинского института Росздрава

Мониторы сердечного ритма обычно называют пульсометрами. Данные приборы предназначены для измерения частоты сердечных сокращений. Пульсометр чаще всего состоит из двух важных частей: датчика, представляющего собой ленту из эластичной ткани, и браслета с монитором. Ленту, изготовленную из эластичного материала, обычно фиксируют на груди в районе сердца или прикрепляют её к мочке уха. Некоторые модели пульсометров состоят из одной части. В этих изделиях датчик сердечного ритма находится непосредственно в самом браслете. Такие приборы следует надевать на руку.

Фитнес-браслет Jawbone UP3

Измерение частоты сердечных сокращений — не единственная функция умных браслетов. У многих моделей на дисплее отображается расстояние, пройденное человеком, скорость его передвижения.
Браслет, рассчитывающий количество потраченных калорий, поможет избавиться от лишних килограммов. В результате человек обретет совершенные формы, о которых давно мечтал.
Фитнес-браслет Jawbone UP3 не только рассчитывает количество потраченных калорий и частоту сердечных сокращений, изделие способно контролировать фазы сна, его можно использовать в качестве будильника. Прибор поддерживает связь со смартфоном при помощи соответствующего программного обеспечения.

Браслет Beurer PM15

Браслет Beurer PM15 не имеет внешних датчиков. Он обладает таким свойством, как водопроницаемость. В памяти изделия сохраняется как максимальное, так и минимальное значение частоты пульса. Специальный сигнал, поступающий с датчика, выводится на браслет. На дисплее показывается соответствующее графическое изображение, при помощи которого можно получить полную информацию о работе сердца.
Браслет Beurer PM15 нужен человеку, страдающему сердечно-сосудистыми патологиями, по следующим причинам:

• Изделие поможет определить, что больному пора выпить лекарственный препарат.
• Частота сердечных сокращений у людей с сердечными патологиями нередко увеличивается под воздействием погодных условий, при волнении, физической нагрузке. При помощи браслета человек получит достоверную информацию о своем состоянии. Он сможет понять, что настало время сделать небольшую паузу в работе.

Beurer PM15, оснащенный датчиком сердечного ритма, может спасти жизнь человеку. Он подаст сигнал о том, что частота сердечных сокращений превысила допустимую норму, и больной успеет позвонить в скорую.

Изящный браслет Sigma Sport Activo black

Всемирная организация здравоохранения рекомендует делать не менее 10 тысяч шагов в сутки. Фитнес-браслет Sigma Sport Activo black позволяет фиксировать количество шагов. В нём имеется функции установки планов на день, приложение Sigma Active помогает следить за длительностью ночного отдыха. Показания прибора можно увидеть на специальном светодиодном экране. Изделие поддерживает связь с планшетом при помощи Bluetooth. Ремешок браслет выполнен из силикона. Он выполняется в различной цветовой гамме.
Прибор рекомендуется приобрести у которых была диагностирована мерцательная аритмия или тахикардия. Он необходим и при наличии следующих патологий:

• Заболевания сердечно-сосудистой системы, нуждающиеся в оперативном лечении. Данный прибор позволит уменьшить длительность реабилитационного периода.
• Болезни щитовидной железы, проблемы с обменом вещества, повышение содержания глюкозы в крови. При наличии данных заболеваний рекомендуется заниматься лечебной гимнастикой.

Длительность автономной работы изделия составляет не более 8 суток. Браслет очень легкий: его вес составляет 18 граммов.

Стильная вещица Fitbit Alta HR!

Фирма Fitbit является одним из ведущих производителей электронных товаров, используемых при занятии фитнесом. Не так давно фирма представила на суд общественности новый браслет, в котором имеется датчик сердечного ритма. Изделие изготовлено из качественного материала: нержавеющей стали. Устройство способно следить за качеством сна. Оно может отображать количество пройденных шагов и сожженных калорий. У изделия имеется небольшой монохромный OLED-экран. Производитель уверяет, что зарядки аккумулятора хватает на пять суток. Поэтому браслет от Fitbit можно считать не только стильным, но и практичным товаром. Но данное изделие предназначено скорее для спортсменов, чем для людей с патологиями сердечно-сосудистой системы.

Недорогой фитнес-браслет Xiaomi Mi Band 1S Pulse

У этого фитнес-браслета китайского производства нет экрана. Изделие защищено от случайного попадания влаги, оно совместимо с Android и Windows Phone. Прибор состоит из двух частей: основного блока и ремешка. Он облегчает процесс пробуждения ото сна: у браслета имеется встроенный будильник. Продолжительность работы в активном режиме составляет 720 часов. Можно увидеть самые разные отзывы об этом приборе, в том числе и с жалобами потребителей на покраснение, возникающее при контакте силиконового ремешка с кожей.
Основными минусами изделия являются:

• Недостаточная точность результатов изменения.
• Недолговечность работы изделия.

Изделие способно точно рассчитывать пройденное человеком расстояние. Но при занятиях плаванием его использовать не рекомендуется из-за возможной погрешности в результатах измерения.

Какому производителю следует отдать предпочтение?

Чаще всего люди покупают изделия, произведенные известными фирмами, не один год работающими на рынке. Стоит назвать такие популярные компании:

• Polar Electro Oy. Данная финская фирма была признана лидером в своей области. Она выпускает приборы, снабженными датчиками сердечного ритма, довольно давно. Ассортимент продукции от Polar Electro Oy достаточно широк. Она предлагает как простые, так и многофункциональные изделия. Приборы данной компании отличаются отменным качеством.
• Sigma SPORT. Данные фирма производит не только великолепные пульсометры, но и качественные велокомпьютеры. Приборы от Sigma SPORT просты в использовании. К товарам прилагается подробная инструкция, поэтому пользоваться ими одно удовольствие!
• Suunto. В ассортименте данной финской фирмы есть товары для людей, которые занимаются плаванием.
• Beurer. Приборы этого немецкого производителя также отличаются превосходным качеством. Их стоимость сравнительно невысока.

Следует покупать и изделия, которые способны измерять атмосферное давление, влажность воздуха. Ведь погода в нашей стране изменяется так же быстро, как и настроение у избалованного маленького ребенка.

В то время, когда медицина не имела современных технических средств диагностики, пульс измеряли, прикладывая палец к артерии, и считали количество толчков стенки артерии через кожу за определенный промежуток времени - обычно 30 секунд или одну минуту. Отсюда и пошло название этого эффекта - pulsus (лат. «удар»), измеряющийся в ударах в минуту.

Существует много методик определения пульса, но самые известные - прощупывание пульса на запястье, на шее, и в области сонной артерии.

После появления электрокардиографа (ЭКГ), пульс стали вычислять по сигналу электрической активности сердца, замеряя длительность интервала (в секундах) между соседними зубцами R на ЭКГ, а затем пересчитывая в «удары в минуту» по простой формуле: ЧСС = 60/(RR-интервал).

Электрокардиограмма может многое сказать о нашем сердце и помимо пульса, но для снятия и расшифровки ЭКГ нужны оборудование и кардиолог, которых не возьмешь с собой на пробежку. К счастью, в современном мире практически каждый может позволить себе пульсометр, который будет определять частоту пульса во время бега и в состоянии покоя.

Как работает пульсометр

Измерение пульса по электрокардиосигналу

Электрическая активность сердца была обнаружена и описана в конце 19 века, а уже в 1902 году Виллем Эйнтховен стал первым, кто ее технически зарегистрировал с помощью струнного гальванометра.

Помимо этого, Эйнтховен впервые записал электрокардиограмму (он сам дал ей такое название), разработал систему отведений и ввел названия сегментов кардиограммы. За свои труды в 1924 году он стал лауреатом Нобелевской премии.

В современной клинической практике для регистрации ЭКГ используют различные системы отведений (то есть схемы прикрепления электродов): с конечностей, грудные отведения в различных конфигурациях и т.д.

Для того чтобы измерить пульс, можно использовать любые отведения - на основании этого принципа были разработаны спортивные часы, умеющие определять ЧСС.

Ранние модели пульсометров состояли из коробочки (монитор) и проводов, крепящихся к груди. Первый беспроводной ЭКГ-монитор был изобретен в 1977 году, и стал незаменимым помощником в тренировках сборной Финляндии по лыжным гонкам. В массовую продажу первые беспроводные пульсометры поступили в 1983 году, с тех пор прочно заняв свою нишу в любительском и профессиональном спорте.

При проектировании современных спортивных гаджетов система отведений была упрощена до двух точек-электродов, а самым известным вариантом такого подхода стали спортивные нагрудные датчики в виде ремешка (HRM strap/HRM band).

Для получения стабильного и качественного сигнала необходимо смочить «электроды» на нагрудном ремне водой.

В таких ремешках электроды выполнены в виде двух полосок из проводящего материала. Ремешок может быть частью всего устройства или пристегиваться к нему застежками. Значения пульса, как правило, передаются по Bluetooth на спортивные часы или смартфон по протоколу ANT+ или Smart.

Измерение пульса с помощью оптической плетизмографии

Сейчас это самый распространённый способ измерения пульса с точки зрения массового применения, реализованный в спортивных часах, трекерах, мобильных телефонах. А первые попытки использования этой технологии предпринимались ещё в 1800-х годах.

Сужение и расширение сосуда под действием пульсации кровотока вызывают соответствующее изменение амплитуды сигнала, получаемого с выхода фотоприемника.

Способ широко используется в больницах, позже технология перешла и в бытовые устройства - компактные пульсоксиметры, регистрирующие пульс и насыщение кислородом крови в капиллярах пальца. Прекрасно подходит для периодических измерений пульса, но совершенно не подходит для постоянного ношения.

Пульсометры

Идея измерения пульса с запястья спортсмена с помощью оптической плетизмографии без дополнительного ношения нагрудных ремешков выглядела очень заманчиво. Первыми эту идею реализовали в часах Mio Alpha, которые провозгласили свое устройство прорывом и новым витком в измерении пульса. Сам модуль измерительного датчика был разработан компанией Philips.

Оптическая технология измеряет пульс с помощью светодиодов, которые оценивают кровоток на запястье. Это означает, что вы можете измерять пульс без использования нагрудного датчика. На практике это работает так: оптический сенсор на обратной стороне часов излучает свет на запястье с помощью светодиодов, и измеряет количество рассеянного кровотоком света.

Метод регистрации пульса для фотоплетизмографических датчиков

Для измерения пульса важна область с максимальным поглощением - это диапазон от 500 до 600 нм. Обычно выбирается значение 525 нм (зеленый цвет). Зеленый светодиод датчика пульса – самых ходовой вариант в смарт-часах и браслетах.

Сейчас эта технология хорошо отработана и внедрена в серийное производство. Спектр появившихся устройств с подобной технологией достаточно широк (смартфоны, браслеты-трекеры, часы), а производители спортивных устройств тоже не отстают – все наиболее значимые компании расширяют линейку пульсометров моделями с оптическими датчиками.

Ошибки при работе оптических датчиков

Считается, что оптические датчики достаточно точно определяют пульс при ходьбе и беге. Однако, при повышении частоты пульса, скажем, до 160 уд/мин, кровоток настолько быстро проходит через область датчика, что измерения становятся менее точными.

Помимо этого, на запястье, где не так много ткани, но много костей, связок и сухожилий, любое снижение кровотока (например, в холодную погоду) может исказить работу оптического датчика пульсометра.

В одном небольшом исследовании был проведен сравнительный анализ точности нагрудных и оптических датчиков пульсометров. Испытуемых разделили на две группы, в одной группе пульс измерялся с помощью нагрудного датчика, а в другой - с помощью оптического. Обе группы проходили тест на беговой дорожке, где они сначала шли, а потом бежали, в этом время регистрировалась частота пульса. В группе с нагрудным кардиодатчиком точность измерения ЧСС была 91%, тогда как в группе с оптическим датчиком она составила лишь 85%.

По мнению главы компании Mio Global, в настоящее время ни один из датчиков пульсометра не сравнится в точности с нагрудным ремнем.

Нельзя забывать и о специфических ситуациях, когда оптический датчик может не работать. Надетые поверх беговой куртки часы, наличие татуировки на запястье, неплотно прилегающие к коже часы, тренировка в спортзале - всё это может привести к погрешностям в измерении пульса с помощью оптических датчиков.

Несмотря на это, технологический прогресс в измерении ЧСС привел к появлению полезной альтернативы нагрудным ремням, и при устранении ряда недостатков оптических датчиков мы получим еще один мощный и точный инструмент наблюдения за пульсом во время занятий спортом.

Какие беговые показатели позволяет получить пульсометр

Строго говоря, продвинутая беговая динамика измеряется при наличии нагрудного ремня. Внешне обычный, внутри датчик состоит из трансмиттера и акселерометра, благодаря которому и происходит анализ движения бегуна. Те же самые акселерометры есть в телефонах, футподах, браслетах-трекерах.

К продвинутым беговым показателям относят три величины: время контакта с землей (ground contact time), вертикальные колебания (vertical oscillation) и частоту шагов, или каденс (cadence).

Время контакта с землей (ground contact time, GCT) показывает как долго ваша стопа находится на поверхности земли во время каждого шага. Измеряется в миллисекундах. Типичный бегун любитель тратит на контакт с поверхностью 160-300 миллисекунд. При повышении скорости бега значение GCT укорачивается, при замедлении – возрастает.

Существует взаимосвязь между временем контакта с землей и частотой развития травм, а также мышечным дисбалансом у бегуна. Уменьшение времени контакта с землей снижает частоту травм. Одним из наиболее действенных способов уменьшить этот показатель считается укорочение шага (повышение каденса), укрепление ягодичных мышц и включение коротких спринтов в программу тренировок.

Вертикальные колебания (vertical oscillation, VO). Посмотрите на любого профессионального бегуна - вы увидите, что верхняя половина их туловища совершает совсем незначительные движения, в то время как основную работу по перемещению бегуна выполняют ноги.

Вертикальные колебания определяют насколько ваша верхняя половина «подпрыгивает» при беге. Эти подпрыгивания измеряются в сантиметрах относительно какой-то фиксированной точки (в случае нагрудного ремня - это сенсор, встроенный в нагрудный датчик). Считается, что наиболее экономичная техника бега предполагает минимальные вертикальные колебания, а уменьшение вертикальных колебаний достигается повышением каденса.

Частота шагов или каденс (cadence). Как понятно из названия показателя, он демонстрирует количество шагов за минуту. Достаточно важный параметр, оценивающий экономичность бега. Чем быстрее вы бежите, тем выше каденс. Считается, что частота около 180 шагов в минуту является оптимальной для эффективного и экономичного бега.

Пульсовые зоны (heart rate zones). Зная максимальный пульс, различные модели беговых часов могут разбивать вашу тренировку по пульсовым зонам, показывая, сколько времени в ходе тренировки вы провели в той или иной зоне.

У разных производителей эти зоны обозначены по-своему, но их можно поделить на следующие типы:

• восстановительная зона (60% от максимального ЧСС),
• зона для тренировки выносливости (65%-70% от максимального ЧСС),
• зона тренировки аэробной емкости (75-82% от максимальной ЧСС),
• зона ПАНО (82-89% от максимального ЧСС),
• зона максимальной аэробной нагрузки (89-94% от максимального ЧСС).

Знание своих пульсовых зон поможет вам получить максимум от каждой тренировки. О тренировках по пульсу мы подробно расскажем в следующей статье рубрики.

Помимо продвинутых беговых характеристик современные пульсометры могут измерять и отслеживать еще несколько интересных показателей:

EPOC (excess post-exercise oxygen consumption). Показатель потребления кислорода после тренировки демонстрирует, насколько изменился ваш метаболизм после пробежки. Мы все знаем, что бег приводит к сжиганию калорий, но даже после того, как тренировка закончилась, калории продолжают сгорать. Безусловно, для их восполнения нужно качественно восстановиться.

Наблюдение за показателем EPOC поможет вам понять, какие тренировки наиболее энергетически затратные, а также улучшить процесс восстановления.

Подсчитанное потребление кислорода (est. VO2). Показатель текущего потребления кислорода, рассчитанный на основании максимального потребления кислорода (VO2max ) и максимальной ЧСС.

Максимальное потребление кислорода (VO2max). Показатель отражает способность вашего организма потреблять кислород. Это важно, поскольку при повышении этого показателя ваше тело может лучше и быстрее утилизировать доставляемый к работающим мышцам кислород.

Значение максимального потребления кислорода (МПК) увеличивается при повышении тренированности. Это один из самых важных беговых показателей, напрямую связанный с экономичностью бега. Как и в случае с определением максимальной ЧСС, наилучшим способом определения МПК является тестирование в лаборатории, но ряд производителей пульсометров использует алгоритмы расчета МПК приемлемой точности. Тренировки помогают улучшить значения этого показателя.

Беговая производительность (running performance). Показатель, использующий VO2max (глобальный стандарт аэробной тренированности и выносливости) для отслеживания прогресса в тренировках.

Пиковый тренировочный эффект (peak training effect, PTE). Показывает влияние тренировочной сессии на общую выносливость и аэробную производительность. Чем вы тренированнее, тем тяжелее вы должны тренироваться для того, чтобы достичь более высоких цифр PTE.

Вместо вывода

При интенсивном использовании пульсометр может быть великолепным помощником для бегуна. Крайне неверно считать пульсометр дорогой игрушкой, который совсем необязателен для «серьезных» спортсменов. Определитесь с целями на сезон, а после начните выстраивать тренировочный план.

Помните, что измерение и контроль ЧСС во время тренировок - надежный способ улучшить результаты и избежать перетренированности.

Для тех, кто только начинает свой беговой путь, можно порекомендовать сначала наблюдать за пульсом в ходе лёгких пробежек, и уже затем переходить к какому-либо тренировочному плану. Данные, полученные с помощью пульсометра, помогут понять, как ваш организм реагирует на нагрузку.

Тем не менее, не нужно становиться заложником цифр и гаджетов. Учитесь слушать свой организм, оценивайте ощущения от каждой тренировки, ну а цифры станут важным дополнительным источником информации.