Как выбрать пульсометр и зачем он нужен. Ищем лучший спортивный пульсометр или кардио монитор для тренировок! Портативный пульсометр Датчик измерения пульса

Оптическая плетизмография основана на измерении пульса человека с использованием датчика и специальных светодиодов. Оптический сенсор на обратной стороне браслета или часов излучает свет на запястье с помощью светодиодов, который поглощается тканями организма, в том числе кровью. При этом кровь поглощает больше света, чем, например, кожный покров. Изменение количества крови в сосудах сказывается на уровне поглощения света, что и фиксируется датчиком. А специальный алгоритм на основе полученных данных определяет частоту сердечного ритма.

Как правило, для измерения пульса используются зеленые светодиоды. Дело в том, что, будучи красной, кровь отражает красный цвет и поглощает зеленый. Для измерения пульса необходимо максимальное поглощение: а именно свет с длиной волны от 500 до 600 нанометров. Зеленый цвет соответствует 510-550 нанометрам.


Оптические датчики довольно точно определяют пульс при ходьбе и беге, однако при существенном повышении частоты пульса, например, до 160 ударов в минуту, кровь начинает проходить через область датчика слишком быстро, что сказывается на точности измерений. Еще одним фактором, снижающим достоверность результатов, может стать снижение кровотока в холодную погоду.

Довольно новым и еще не получившим популярность у инженеров является способ механического измерения пульса с помощью пьезоэлектрического датчика давления. Данный принцип реализован в браслете HealBe Go. На датчик работает вся конструкция устройства: ремешок обеспечивает растягивающее усилие на краях пьезодатчика, а корпус браслета придает необходимую жесткость и опору.


Также существуют концепты гибких датчиков для измерения пульса на основе золотых нанотрубок. Два датчика фиксируются на коже в районе запястья и шеи и регистрируют пульсовые волны. А затем по сдвигу фаз между сигналами вычисляется относительная скорость пульсовой волны между артерией на шеи и артерией на запястье. В настоящее время ученые развивают данную технологию, и вполне возможно, что в ближайшем будущем мы увидим совершенно новые датчики-пульсометры.

Если вы хотите похудеть, набрать мышечную массу или просто ведете здоровый образ жизни и занимаетесь спортом, то тема пульсометров вам наверняка будет интересна. В далекие 80-е начали появляется первые подобные устройства для бытового применения.

И с тех пор датчик пульса стал неотъемлемым атрибутом спортсменов. Гаджеты такого плана позволяют отслеживать сердечный ритм, что очень важно для достижения максимальной эффективности в тренировках.

Сегодняшний рынок предлагает громадный ассортимент всевозможных измерителей пульса. Причем все они отличаются по функциональности, области фиксации, форм-фактору и другими характеристиками. И если бывалые пользователи еще хоть как-то ориентируются во всем этом многообразии, то новички разводят руками и полагаются на отзывы знакомых, а также консультанта в магазине.

Хорошо если последний попадется толковый и, что называется, в теме. В противном случае вы рискуете купить далеко не самый полезный для вас датчик измерения пульса. Так что вопросов здесь немало. Мы же как раз и попробуем на них ответить в нашей статье.

Итак, разберемся, как выбрать датчик пульса, на что обратить особое внимание и как не прогадать с покупкой. Также обозначим наиболее популярные и толковые устройства разных ценовых категорий. Все нижеописанные гаджеты можно приобрести как офлайн-, так и в онлайн-магазинах, так что серьезных проблем с тестированием быть не должно.

Трудности выбора

Для начала определимся с тем, что такое спортивный пульсометр и зачем он нужен. Подобные устройства необходимы для отслеживания частоты сокращения сердечной мышцы, а также для фиксации максимальных нагрузок на организм. Все это помогает спортсмену во время тренировок должным образом реагировать на полученные данные и вносить соответствующие коррективы.

Каждый вид спорта или физической активности имеет какие-то свои оптимальные пределы сердечного ритма. Для достижения поставленных целей и во избежание нанесения вреда своему здоровью очень важно следить за этими пределами и за тем, чтобы пульс оставался в обозначенных рамках. Подобную характеристику принято называть целевой зоной.

Целевые зоны

Такие зоны принято рассчитывать по методу Мартти Карвонена. Формула очень проста: МЧСС (максимальная частота сердечных сокращений) = 220 - возраст. То есть, к примеру, если вам исполнилось 20 лет, то критичный параметр для вас будет равен 200 сокр./мин. (220 - 20), а если 40 лет, то, соответственно, - 180 (220 - 40).

Практически все спортивные пульсометры работают в режиме реального времени и оповещают пользователя о достижении критичных зон. Параметры настраиваются в зависимости от вашего возраста и конкретных упражнений.

Целевые зоны (% от МЧСС):

• 50-60 % - легкие нагрузки: прогулки в быстром темпе, разминки и т. п.;
• 70-80 % - считается фитнес-зоной, сравнимой с пробежками и подъемом по ступеням;
• 80-90 % - спортивные танцы, аэробика: сжигание не только жиров, но и углеводов;
• 90-95 % - катание на коньках, лыжах, велосипеде и аналогичные активные занятия спортом;
• более 95 % - зона только для профессиональных спортсменов: максимальная и опасная нагрузка.

Именно для определения таких зон и нужен датчик пульса. С ним заметно эффективнее проходят тренировки, а главное - безопаснее для спортсмена.

Виды пульсометров

Сегодня можно встретить два вида датчиков пульса - выносной и встроенный. В первом случае мы имеем устройство, которое получает информацию о ЧСС и отправляет ее на другой гаджет для последующей обработки. Это может быть смартфон, браслет или персональный компьютер.

Разновидности устройств с внешним датчиком:

• под мочку уха;
• на палец;
• наушник;
• на предплечье;
• нагрудный.

Самый распространенный и наиболее эффективный вариант - это нагрудный датчик пульса. Независимо от окружающей среды он позволяет получать самые точные результаты. И если раньше на такие решения сетовали за постоянно соскальзывающий ремешок, то сегодня конструкторы применяют специальные материалы, позволяющие надежно удерживать датчик даже при обильном потоотделении.

Особенности датчиков

Добрая половина датчиков пульса на руку, запястье, предплечье или на грудь передает аналоговые и/или цифровые сигналы. Это позволяет им работать в тандеме с более привычными гаджетами вроде смартфонов или умных часов. В качестве беспроводного протокола используется или блютуз, или технология ANT+. Последняя более экономична и поддерживает гораздо больший круг мобильных и специфичных устройств.

Девайсы со встроенным пульсометром сами замеряют ЧСС и сами же обрабатывают данные. Для активных и частых тренировок такое решение - не лучший вариант. Такие устройства больше подходят для единичных замеров, хотя и бывают исключения. В эту группу можно отнести специальные кольца и фитнес-браслеты.

Лучшие пульсометры

Polar H10

Бренд можно назвать пионером в этой области. Самый первый датчик пульса Polar появился более 30 лет назад. Сегодня же компания предлагает богатейший ассортимент всевозможных датчиков как для профессиональных спортсменов, так и для любителей.

Модель Н10 - это нагрудный вариант, где датчик крепится к телу с помощью эластичной ленты, выполненной из современных материалов. Последние как раз и не дают прибору соскальзывать, а грамотная застежка надежно его удерживает.

Отличительные черты модели

Модель весит всего 60 грамм и не ощущается как какое-то инородное тело. Датчик рассчитан на автономную работу в пределах 400 часов на одной батарее при температуре -10...+50 °С. Кроме того, надежная защита позволяет погружаться с пульсометром на глубину до 30 метров.

Какого-то экрана у модели нет, поэтому все данные она передает на сторонние устройства - смартфон («Андроид»/iOS) или фитнес-браслет. Также стоит упомянуть о возможности работы в тандеме с камерами GoPro. Последние отражают все данные о пульсе, что делает съемку еще более натуралистичной и зрелищной.

Ориентировочная стоимость пульсометра - порядка 6500 рублей.

Garmin Hrm Tri

Бренд «Гармин» знает толк в спортивных гаджетах и предлагает пользователям современный и эффективный инструмент для измерения пульса - Garmin Hrm Tri. Модель крепится на грудную клетку удобным ремешком. Последний выполнен из высокотехнологичных материалов и не соскальзывает даже при самых интенсивных тренировках.

Компания рекомендует использовать прибор с любыми умными часами с датчиком пульса и давления от «Гармин». Тогда модель полностью раскрывает свои возможности и делает тренировки максимально эффективными. Передача данных происходит посредством технологии ANT+, так что прибор отлично будет себя вести в паре с другими гаджетами, поддерживающими этот протокол.

Помимо сердечного ритма, модель может измерять вертикальное колебание тела и частоту шагов. Возможности фирменного приложения весьма широки и подходят практически под все спортивные направления - от бега до плавания. Причем полученными данными можно делиться с единомышленниками в режиме реального времени.

Примерная цена пульсометра - около 10 000 рублей.

Sigma PC 15.11

Здесь мы имеем комплект из часов и нагрудного ремня с датчиком. Оба аксессуара водонепроницаемы, поэтому с ними можно спокойно заниматься плаванием. Все данные с датчика о текущем сердечном ритме передаются на часы с помощью аналоговой технологии.

Прибор фиксирует нормальный, средний и максимальный показатель ЧСС и тут же выводит полученную информацию на циферблат часов. При необходимости можно настроить звуковое оповещение, когда сердечный ритм превысил или, наоборот, опустился ниже нормы.

Модель отлично справляется с градацией целевых зон и попутно подсчитает пройденные шаги, круги и сожженные калории. Есть и отображение привычных часов - время, дата и секундомер. Пульсометр имеет толковую подсветку, так что на вечерних пробежках никаких проблем с чтением информации не будет.

Ориентировочная стоимость модели - порядка 5000 рублей.

Xiaomi Mi Band 2

Фитнес-браслет Xiaomi Mi Band 2 от известного китайского бренда пользуется завидной популярностью у отечественных потребителей. Модель имеет оптический пульсометр и, помимо измерения ЧСС, предлагает массу сопутствующего функционала.

Фитнес-браслет Xiaomi Mi Band 2 подсчитает дистанцию до точки, сожженные калории, пройденные шаги, а также проследит за вашим сном и вовремя разбудит в случае необходимости. Модель полностью раскрывается, работая в тандеме со смартфоном, особенно если последний также является продуктом «Сяоми».

Особенности модели

Часы с датчиком пульса получили удобный и понятный OLED-экран, где управление происходит посредством сенсора. Производитель заявляет о 20 днях автономной работы, но при активном использовании элемента питания хватает максимум на пару недель. Но и это очень неплохой результат.

Корпус часов выполнен из поликарбоната, а ремешок - из термопластичного силиконового вулканизата. Класс защиты устройства отвечает сертификату IP67, так что модель не боится ни дождя, ни грязи и работает при температуре от -20 до +70 градусов. За беспроводную связь отвечает блютуз-протокол 4 версии. Владельцы очень тепло отзываются об этом устройстве, особенно непрофессиональные спортсмены и любители.

Примерная цена пульсометра - около 1500 рублей.

Wahoo Fitness TICKR X

Нагрудный пульсометр Wahoo Fitness TICKR X получился сбалансированным по всем статьям. Толковый датчик закреплен на ремешке и анализирует пульс, учитывая особенности движения. Соответствующие выводы не только об интенсивности, но и о правильности тренировки будут переданы как посредством привычного блютуз-протокола, так и через более продвинутый ANT+.

Устройство показывает не только пульс, но и считает сожженные калории, а также контролирует продолжительность тренировок. Датчик обеспечен собственной памятью, но с гораздо большей эффективностью работает в паре со смартфоном. Производитель позаботился о фирменном приложении, где можно подобрать индивидуальную для каждого спортсмена нагрузку.

Также стоит отметить неплохие защитные показатели модели. Аппарат не боится пыли, грязи и влаги, но погружаться с ним можно на глубину не более полутора метров. Так что для пловцов это не самый лучший вариант.

Ориентировочная стоимость пульсометра - порядка 4500 рублей.

Nexx HRM-02

Это бюджетный вариант, но от этого он не становится плохим. Данная модель отлично подойдет тем, кто только начинает покорять спортивные вершины и стремится вести здоровый образ жизни. Здесь минимум возможностей, но новичкам большего и не требуется.

Аппарат крепится на груди с помощью удобного и прочного ремешка, но для полноценной работы ему понадобится помощь смартфона, работающего на платформе «Андроид». Модель прекрасно работает с доброй половиной специализированных фитнес-приложений, и каких-то критичных недочетов во время пользования отмечено не было.

Единственное, стоит уточнить, что гаджет не совсем корректно работает с мобильной техникой от «Самсунг», особенно с версией платформы «Андроид 5.1». С чем это связано, производитель не объясняет, но подобная проблема «лечится» прошивкой смартфона. Тем не менее спортсменам и обладателям устройств от «Самсунг» обязательно нужно иметь это в виду.

Примерная цена модели - около 1500 рублей.

Еще один весьма доступный вариант для начинающих спортсменов и любителей. Модель производится в Китае, но судя по отзывам, качество сборки на очень даже приличном уровне. Аппарат передает данные по блютуз-протоколу и будет наиболее эффективен в паре со смартфоном.

Модель, кроме наблюдения за пульсом, может считать шаги, следить за сожженными калориями и уведомлять пользователя о критичных изменениях, когда ЧСС становится высокой или, наоборот, низкой. Собственно, большего для новичка и не требуется.

Одна из примечательных особенностей пульсометра - это голосовой помощник. Производитель разработал для гаджета фирменное приложение, которое позволяет обзавестись пусть и виртуальным, но собственным фитнес-инструктором. После набора вводных данных помощник предложит оптимальный именно для вас план тренировок.

Единственный критичный минус, на который частенько сетуют потребители - это приличный вес устройства - 140 грамм. У пользователей со скромной комплекцией иногда возникает чувство дискомфорта во время занятий. Но на это можно закрыть глаза, посмотрев на стоимость устройства.

Ориентировочная стоимость модели - порядка 1000 рублей.

В последние годы фитнес индустрия выпустила множество нагрудных пульсометров для бега и других кардиотренировок. Несколько лет назад первые пульсометры использовались для индивидуальных тренировок, фитнес тестирования и реабилитации. Сейчас такое устройство может появиться у каждого любителя фитнеса не только благодаря росту популярности изделий, а для необходимости повышения качества нагрузок и безопасности при постоянном отслеживании пульса.

Нагрудный пульсометр с часами – это спортивный аксессуар, показывающий пульс в реальном времени, позволяет отслеживать допустимую частоту сердечных сокращений, расход калорий, время занятий и пройденную дистанцию. Сам пульсометр одевается на грудную клетку, передавая беспроводной сигнал пульса на монитор часов, одевающихся на запястье.

Преимущества пульсометров

• Безопасность тренировок. Устройство позволяет постоянно отслеживать пульс, не допуская превышения максимального пульса (критичной зоны), так же и снижения пульса, позволяя поддерживать сердечный ритм в нужной зоне.
• Эффективность тренировок. Пульсометр определяет индивидуальные зоны пульса для тренировок, как для жиросжигания, так и общеукрепляющие. Расчет происходит исходя из личных параметров пользователя – возраст, пол, вес, физическая подготовка.
• Результативность. Устройство сохраняет сведения о тренировке, позволяя просматривать общий расход калорий.

Топ 10 пульсометров

Пульсометр с нагрудным датчиком идет с двумя ремнями в комплекте из мягкой ткани, позволяет непрерывно наблюдать за пульсом во время тренировки. Часы показывают количество шагов, потраченных калорий и пройденную дистанцию. Ширина нагрудного пульсометра варьируется от 60 см до 145 см. Для работы в комплект входят 5 батареек, отвертка и англоязычная инструкция. Примерная стоимость — 3 380 рублей.

Пульсометр поддерживает Bluetooth, совместим с мобильными устройствами IPhone и Android, компьютером, gps-часами. Нагрудный высокочувствительный датчик пульса изготовлен из водостойкого материала, защищающего от влаги, и мягкого эластичного ремня. Часы показывают количество потраченных калорий, расстояние, количество ударов в минуту. Совместим с мобильными обучающими приложениями для тренировок. Приблизительная стоимость — 879 рублей.

3. KYTO

Пульсометр поддерживает блютуз, есть возможность подключения к устройствам iPhone и Android. Мягкий ремень не вызывает дискомфорт и скованность движений, прост в использовании. Совместим с лучшими спортивными приложениями. Часы показывают пульс в реальном времени, подсчет расхода калорий и пройденную дистанцию. Примерная стоимость — 1 561 рубль.

4. REIZ

Беспроводной электронный пульсометр передает точный сигнал сердцебиения на монитор часов. При выходе из необходимой пульсовой зоны срабатывает сигнал тревоги, обеспечивая безопасную и эффективную тренировку. Пульсометр водостойкий, выдерживает погружение в воду до 3 метров. Эластичный ремень в объеме принимает форму от 66 до 95 см. Меню на английском языке. Примерная стоимость – 920 рублей.

Пульсометр поддерживает Bluetooth и ANT для передачи данных на компьютер или мобильное устройство, совместим с IPhone и Android. В комплект входит 1 батарейка. Высокочувствительный нагрудный ремень регулируется в пределах от 66 до 100 см. Монитор показывает пульс в реальном времени, подсчитывает общий расход калорий за тренировку, дистанцию. Стоимость около 1500 рублей.

Беспроводной ремень сердечного ритма поддерживает Bluetooth, совместим с устройствами IOS и Android. Дает возможность работать с приложениями, передавая данные о тренировке в устройства для отслеживания результатов. Пульсометр водостойкий, не портится при попадании влаги на датчики, легко моется. Подходит для любых кардиотренировок. Приблизительная стоимость — 722 рубля.

7. OUTAD

Электронный беспроводной пульсометр с нагрудным ремнем передает четкий сигнал сердцебиения на монитор часов. При превышении верхних и нижних границ пульсовой зоны (ниже 60 ударов в минуту, выше 220 ударов в минуту) срабатывает сигнал тревоги. В часах на запястье есть функция будильника. Водостойкая модель при погружении в воду выдерживает глубину до 3 метров. Корпус изготовлен из стали, ремешок из резины. Приблизительная стоимость — 807 рублей.

Беспроводной спортивный нагрудный пульсометр отслеживает частоту сердечных сокращений, расход калорий и время тренировки. Совместим с мобильными устройствами и приложениями. Устройство так же можно подключать к и другим . Ремень изготовлен из нейлона и спандекса, легок в носке и очищении. Водонепроницаемый, подходит для тренировок под дождем. Примерная стоимость — 1 324 рубля.

Многофункциональный водостойкий беспроводной нагрудный пульсометр с часами, показывающими точное сердцебиение. Присутствует функция будильника, сигнала тревоги, при выходе из зоны безопасного пульса для человека. Монитор отображает количество сожженных калорий, пройденную дистанцию, время. Результаты тренировок сохраняются на устройстве в течение шести дней. Примерная стоимость — 1 823 рубля.

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.

В этой статье вы узнаете о нескольких деталях, на которые нужно обращать внимание при разработке сенсоров фотоплетизмографа.

Введение

• отсутствие артефактов;
• наличие выраженной пульсовой волны в точке регистрации;
• конструкция чувствительного элемента.

Существуют несколько источников артефактов:

• передвижения человека, использующего фотоплетизмограф, относительного источника освещения, естественного или искусственного, например, перемещение тени от солнца во время занятий спортом;
• передвижения источника света относительно человека или изменение яркости этого источника. Например, мерцания люминесцентных ламп;
• не связанные с пульсом движения частей тела вызывающие движения фотоплетизмографа или точек тела в том месте, где установлен чувствительный элемент. Например, движения костей предплечья, возникающие при движениях пальцами, движения костей головы, связанные с речью и мимикой.

Похожая ситуация наблюдается при измерении пульса с фаланги пальца. Изменение температуры в помещении или легкое изменение позы человека и вызванное этим смещение точки регистрации на небольшое расстояние могут привести к снижению уровня сигнала или вовсе к его исчезновению.

При измерении пульса с виска проблема отсутствия сигналов обостряется. Площадь виска больше площади пальца, труднее найти точку, в которой пульс лучше проявлен, и больше вероятность, что пользователь наденет датчик неправильно.

Многоканальные чувствительные элементы

Предвижу скептические мысли читателей насчет параллельно включенных светодиодов. Прошу не судить строго, так как это опытный образец, который не должен был эксплуатироваться длительное время.

Светодиоды и фототранзисторы на печатной плате располагаются попарно. Размер платы выбирается таким, чтобы перекрывать всю область виска, это позволяет располагать там же схему усиления и фильтрации сигнала. Плата может содержать отверстия для крепления к ленте-тесьме. Внешний вид датчика с девятью чувствительными элементами представлен на следующем рисунке.

Аналогичное решение может быть применено для измерения пульса с пальца или запястья. Ниже изображена схема датчика, состоящего из четырех фототранзисторов и одного светодиода.

Эмиттеры фототранзисторов могут не соединяться и тогда сигналы с каждого из них измеряются независимо, в этом случае требуется специальное многоканальное измерительное устройство. Многоканальное исполнение может быть также полезно для устранения артефактов. Если артефакт возникает только в районе одного фотоэлемента, он фиксируется и не учитывается в общей картине измерения. Однако использование такой схемы не всегда удобно, так как приводит к увеличению габаритов. Совсем другое дело, если соединить фоточувствительные элементы параллельно. В этом случае требуется только один измерительный канал. На следующем рисунке приведен прототип такого датчика. Он работает по схеме «на отражение». Светодиод располагается в центре, а фототранзисторы по краям. Датчик может использоваться для регистрации пульсограммы с фаланги пальца или запястья. Печатная плата разведена так, чтобы иметь возможность подключать фототранзисторы в многоканальный или одноканальный варианты.

Компаудирование

Кроме фиксации компаунд выполняет роль светофильтра. Для этой цели подходят эпоксидные компаунды с красителями. Например может использоваться компаунд «Эпоксикон» производства СПбГТИ.

Альтернативу компаундам могут составить твердые светофильтры. Они вплотную прилегают к печатной плате, а для светодиодов и фототранзисторов выполняются пазы фрезой или лазером. На следующем рисунке изображен датчик с элементами, закрытыми отфрезерованной пластиной.

Наличие светофильтра позволяет минимизировать артефакты, создаваемые внешними источниками света. На следующем изображении представлен вид оптических компаундов до отверждения и после.

Особенности выбора фототранзисторов и светодиодов

При выборе фототранзисторов и светодиодов в первую очередь следует обращать внимание на следующие характеристики:

• длину волны (максимум спектральной характеристики) [нм];
• угол половинной яркости для светодиодов и угол охвата для фототранзисторов [град.];
• интенсивность излучения [мВт/ср] для светодиодов и чувствительность для фототранзисторов [мА/(мВт/см2)];
• номинальный ток фототранзистора и светодиода [мА];
• темновой ток фототранзистора [мА];
• наличие встроенных в корпус линз и светофильтров.

Для измерения пульса лучше всего подходят длины волн, которые сильнее всего поглощаются кровью. Это волны соответствующие зеленому цвету 530 нм. Так же используются красный и инфракрасный диапазоны. Очень рекомендую с классификацией способов измерения пульса, там же вы узнаете про спектр поглощения гемоглобина.

При выборе фотоэлементов следует обращать внимание на наличие линз и светофильтров, которые позволяют достичь желаемого угла половинной яркости и охвата, а, значит, быть менее чувствительным к излучению от других источников. Встроенные фильтры позволяют работать только в выбранном спектральном диапазоне. Если выбрать светодиод с большим углом половинной яркости и фототранзистор с большим углом охвата, то свет будет проходить, минуя поверхность кожи. Это приведет к ухудшению измерительного диапазона и световой поток, модулируемый пульсовой волной, практически не будет влиять на выходной сигнал измерительной схемы. Эта ситуация проиллюстрирована на следующем рисунке

Угол а2 является допустимым, а угол а1 слишком велик для того чтобы использовать светодиод с таким углом в устройстве измерения пульса. Этот пример относится к случаю измерения пульса «на отражение». Выбор светодиода с большим углом половинной яркости в устройствах, работающих «на просвет» приведет к тому, что большая мощность излучения будет проходить мимо фотоприемника. Это нежелательно, особенно в мобильных устройствах.

Также следует обращать внимание на интенсивность излучения светодиода, измеряемую в милливаттах на стерадиан [мВт/ср]. В документах на светодиоды она указывается обычно при токах 20, 100 и 1000 мА. Для экономии электроэнергии лучше выбирать светодиоды, у которых эта характеристика выше при одном и том же потребляемом токе. Следует обращать внимание на величину фотоэлектрического тока фототранзистора, чем больше ее значение, тем лучше. Последние две характеристики связаны между собой. В результате, уровень минимально ожидаемого сигнала должен быть хотя бы в несколько раз выше ожидаемого уровня шумов в измерительном устройстве.

Светодиоды и фототранзисторы часто продаются парами, подходящими друг к другу конструктивно и по спектральным характеристикам. В таблице приведены характеристики нескольких пар светодиодов и фототранзисторов. Пары в строчках 2 и 3 не подходят для использования в пульсометрах из-за большого угла и низкой мощности излучения. Пары 1, 4 и 5 подходят, причем первая пара подходит лучше всего. Это было подтверждено испытаниями. При прочих равных условиях лучший сигнал пульсограммы снимался при использовании первой пары. Нужно отметить, что если между светодиодом и фототранзистором поставить непрозрачную преграду, то угол излучения и чувствительности будут не так сильно влиять на качество измерения пульса.

Заключение. Три в одном