Акселерометр в фитнес браслете что это: в фитнес браслете, в телефоне и в часах

Содержание

в фитнес браслете, в телефоне и в часах

Средняя оценка+3

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка+3

Когда-то это слово вызывало ассоциацию с лабораториями, испытательными стендами, скоростной техникой – и уж точно не с предметами, которые мы носим в карманах. Сейчас в порядке вещей, если вы носите с собой сразу три устройства, в состав которых входит акселерометр. Итак, мы расскажем что такое акселерометр и зачем он нужен в телефоне, в фитнес-браслете и часах и разберемся чем он отличается от гироскопа. А также произведем калибровку в смартфоне на Android и iPhone.

Содержание страницы

Что такое акселерометр

Если говорить простым языком, то акселерометр – это прибор для измерения ускорения. Он применяется как датчик изменения положения устройства в пространстве и таким образом определяет направление, степень, скорость отклонения. Именно акселерометр отвечает за разворот картинки на экране вашего смартфона при повороте корпуса или как еще пример, включает экран фитнес-браслета или смарт-часов, когда вы наклоняете запястье.

Сегодня акселерометр в телефоне – это обязательный элемент. Однако ещё десять-двенадцать лет назад первые смартфоны, в которых был G-сенсор, воспринимались как чудо. Давайте разбираться, зачем нужен этот датчик, если столько лет обходились без него.

Принцип работы

Образно говоря, акселерометр в смартфоне – это необходимый элемент для качественного отображения картинки. Впрочем, есть для него и другие применения. Современные телефоны вполне способны работать как шагомеры или отслеживать качество сна по тому, как вы ворочаетесь под одеялом.

Смотрите видео, где подробно рассказывается о принципе работы акселерометра:

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах помогает считать количество пройденных шагов. Собственно, это акселерометр в браслете и в smart-часах отслеживает ваши движения даже во сне. А программная обработка его показаний помогает распознать, идёте вы или бежите, с какой скоростью, как много шагов подряд сделали.

Когда вы поднимаете руку к лицу и дисплей автоматически включается – это тоже благодаря распознаванию жестов с помощью того же маленького, но полезного модуля.

Как выглядит акселерометр в телефоне

Акселерометр в телефоне выглядит как обычный чип. В зависимости от модели смартфона может на вид незначительно отличаться.

Вот так выглядит акселерометр в телефоне

Принцип работы представить себе проще на примере механического варианта: в нём есть массивный элемент, закреплённый упругими подвесами, давление на которые можно измерить. В зависимости от задачи, подвесов может быть от одного до трёх.

Электронный акселерометр вместо массивного тела использует набор проводников, которые могут двигаться под воздействием ускорения и изменять напряжённость поля вокруг себя. По показаниям напряжённости можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники и какое движение корпуса вызвало этот сдвиг. Комплексный датчик, включающий гироскоп, может иметь больше осей – до шести.

Трёхосный акселерометр довольно точно определяет как положение тела в пространстве в каждый момент, так и его изменение. При этом он постоянно собирает и отправляет информацию о давлении на подвесы.

Что это даёт? Так, например, датчик акселерометра в телефоне помогает не только определить положение корпуса устройства в пространстве, но и скорость, с которой вы перемещаетесь, и сотрясения, производимые вашими шагами, и намеренные встряхивания смартфона.

Именно поэтому, повернув корпус телефона, вы наблюдаете, как картинка на экране тоже поворачивается. Именно поэтому вы можете в гоночной игре рулить, используя смартфон или геймпад как рулевое колесо. Именно поэтому фитнес-трекер умеет подсчитывать ваши шаги или отслеживать качество сна.

Как узнать, есть ли акселерометр в телефоне

Практически во всех смартфонах и планшетах, выпущенных в эпоху Android и iOS, этот датчик есть. Даже в самом первом айфоне, выпущенном в 2007 году, и в первом Samsung Galaxy S, вышедшем в 2010-м.

Если вы сомневаетесь, есть ли он в вашем устройстве, то просто почитайте официальное описание. В ранних Андроид-смартфонах поворот экрана не обязательно включался по умолчанию, поэтому, если вы повернули свой телефон и дисплей не отреагировал, это ещё ни говорит об отсутствии акселерометра. Вероятнее всего, что он отключен в настройках телефона. Найдите похожую иконку, как на рисунке ниже и активируйте.

Настройка/калибровка акселерометра на смартфоне

Калибровка Android

Калибровка акселерометра на Android нужна, например, в случае, если смартфон начал неправильно считать шаги или неверно определять положение корпуса. Штатных программ для этого нет, но, чтобы откалибровать акселерометр, существуют специальные приложения, однако лучшим вариантом признаётся приложение GPS Status & Toolbox (Скачать Google Play). В его разделе Toolbox есть специальный инструмент, который так и называется – «Калибровка акселерометра». Положите телефон на ровную поверхность и следуйте инструкциям.

Посмотрите видео инструкцию, как быстро откалибровать телефон. 

Калибровка G Sensor для игр

Посмотрите видео: калибровка G Sensor для игр на Android.

Калибровка iPhone

Инструментов для калибровки iPhone нет, но в случае чисто программного сбоя обычно спасает простая перезагрузка. Если проблема осталась, пишите в комментариях, постараемся помочь.

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Как правило, акселерометр в смартфоне работает в паре с гироскопом. Эту практику ввела Apple в модели iPhone 4, и не прогадала. Комбинация двух датчиков сейчас стала настолько обыденной, что не все пользователи понимают разницу между этими двумя приборами.

Если вкратце, то в гироскопе ключевой массивный элемент закреплён и сопротивляется попытке поворота, порождая силу Кориолиса, которую можно измерить. Современный гироскоп способен в общем случае на более точное измерение угла наклона и более быструю реакцию. А сочетание этих двух датчиков даёт гораздо лучший результат, чем использование только одного.

Поэтому в современных смартфонах обычно устанавливается комплексный измеритель, в который входят оба датчика. Первую такую модель выпустила компания InvenSense в 2010 году, и в ней два 3-осных датчика формировали шестиосный комплекс. Разумеется, первыми инновацию оценили пользователи Apple, но вскоре она стала стандартом для всей индустрии.

Конечно, если вы спутаете акселерометр и гироскоп в «бытовом» смысле, это не страшно. Но вообще это совершенно разные измерительные приборы, и измеряют они разные значения, хотя и служат примерно для одной цели.

Вывод

Подведем итог.  Акселерометр, это один из ключевых элементов современной носимой электроники, который расширяет функциональность и возможности управления. Сейчас он есть во всех смартфонах и смарт-часах, а в фитнес-трекерах является главным датчиком всей системы. Если остались вопросы, задавайте в комментариях, мы с радостью на них ответим.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

в фитнес браслете, в телефоне и в часах

Средняя оценка+3

Сохранить в закладкиСохраненоУдалено 0

Средняя оценка+3

Когда-то это слово вызывало ассоциацию с лабораториями, испытательными стендами, скоростной техникой – и уж точно не с предметами, которые мы носим в карманах. Сейчас в порядке вещей, если вы носите с собой сразу три устройства, в состав которых входит акселерометр. Итак, мы расскажем что такое акселерометр и зачем он нужен в телефоне, в фитнес-браслете и часах и разберемся чем он отличается от гироскопа. А также произведем калибровку в смартфоне на Android и iPhone.

Содержание страницы

Что такое акселерометр

Если говорить простым языком, то акселерометр – это прибор для измерения ускорения. Он применяется как датчик изменения положения устройства в пространстве и таким образом определяет направление, степень, скорость отклонения. Именно акселерометр отвечает за разворот картинки на экране вашего смартфона при повороте корпуса или как еще пример, включает экран фитнес-браслета или смарт-часов, когда вы наклоняете запястье.

Сегодня акселерометр в телефоне – это обязательный элемент. Однако ещё десять-двенадцать лет назад первые смартфоны, в которых был G-сенсор, воспринимались как чудо. Давайте разбираться, зачем нужен этот датчик, если столько лет обходились без него.

Принцип работы

Образно говоря, акселерометр в смартфоне – это необходимый элемент для качественного отображения картинки. Впрочем, есть для него и другие применения. Современные телефоны вполне способны работать как шагомеры или отслеживать качество сна по тому, как вы ворочаетесь под одеялом.

Смотрите видео, где подробно рассказывается о принципе работы акселерометра:

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах помогает считать количество пройденных шагов. Собственно, это акселерометр в браслете и в smart-часах отслеживает ваши движения даже во сне. А программная обработка его показаний помогает распознать, идёте вы или бежите, с какой скоростью, как много шагов подряд сделали.

Когда вы поднимаете руку к лицу и дисплей автоматически включается – это тоже благодаря распознаванию жестов с помощью того же маленького, но полезного модуля.

Как выглядит акселерометр в телефоне

Акселерометр в телефоне выглядит как обычный чип. В зависимости от модели смартфона может на вид незначительно отличаться.

Вот так выглядит акселерометр в телефоне

Принцип работы представить себе проще на примере механического варианта: в нём есть массивный элемент, закреплённый упругими подвесами, давление на которые можно измерить. В зависимости от задачи, подвесов может быть от одного до трёх.

Электронный акселерометр вместо массивного тела использует набор проводников, которые могут двигаться под воздействием ускорения и изменять напряжённость поля вокруг себя. По показаниям напряжённости можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники и какое движение корпуса вызвало этот сдвиг. Комплексный датчик, включающий гироскоп, может иметь больше осей – до шести.

Трёхосный акселерометр довольно точно определяет как положение тела в пространстве в каждый момент, так и его изменение. При этом он постоянно собирает и отправляет информацию о давлении на подвесы.

Что это даёт? Так, например, датчик акселерометра в телефоне помогает не только определить положение корпуса устройства в пространстве, но и скорость, с которой вы перемещаетесь, и сотрясения, производимые вашими шагами, и намеренные встряхивания смартфона.

Именно поэтому, повернув корпус телефона, вы наблюдаете, как картинка на экране тоже поворачивается. Именно поэтому вы можете в гоночной игре рулить, используя смартфон или геймпад как рулевое колесо. Именно поэтому фитнес-трекер умеет подсчитывать ваши шаги или отслеживать качество сна.

Как узнать, есть ли акселерометр в телефоне

Практически во всех смартфонах и планшетах, выпущенных в эпоху Android и iOS, этот датчик есть. Даже в самом первом айфоне, выпущенном в 2007 году, и в первом Samsung Galaxy S, вышедшем в 2010-м.

Если вы сомневаетесь, есть ли он в вашем устройстве, то просто почитайте официальное описание. В ранних Андроид-смартфонах поворот экрана не обязательно включался по умолчанию, поэтому, если вы повернули свой телефон и дисплей не отреагировал, это ещё ни говорит об отсутствии акселерометра. Вероятнее всего, что он отключен в настройках телефона. Найдите похожую иконку, как на рисунке ниже и активируйте.

Настройка/калибровка акселерометра на смартфоне

Калибровка Android

Калибровка акселерометра на Android нужна, например, в случае, если смартфон начал неправильно считать шаги или неверно определять положение корпуса. Штатных программ для этого нет, но, чтобы откалибровать акселерометр, существуют специальные приложения, однако лучшим вариантом признаётся приложение GPS Status & Toolbox (Скачать Google Play). В его разделе Toolbox есть специальный инструмент, который так и называется – «Калибровка акселерометра». Положите телефон на ровную поверхность и следуйте инструкциям.

Посмотрите видео инструкцию, как быстро откалибровать телефон. 

Калибровка G Sensor для игр

Посмотрите видео: калибровка G Sensor для игр на Android.

Калибровка iPhone

Инструментов для калибровки iPhone нет, но в случае чисто программного сбоя обычно спасает простая перезагрузка. Если проблема осталась, пишите в комментариях, постараемся помочь.

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Как правило, акселерометр в смартфоне работает в паре с гироскопом. Эту практику ввела Apple в модели iPhone 4, и не прогадала. Комбинация двух датчиков сейчас стала настолько обыденной, что не все пользователи понимают разницу между этими двумя приборами.

Если вкратце, то в гироскопе ключевой массивный элемент закреплён и сопротивляется попытке поворота, порождая силу Кориолиса, которую можно измерить. Современный гироскоп способен в общем случае на более точное измерение угла наклона и более быструю реакцию. А сочетание этих двух датчиков даёт гораздо лучший результат, чем использование только одного.

Поэтому в современных смартфонах обычно устанавливается комплексный измеритель, в который входят оба датчика. Первую такую модель выпустила компания InvenSense в 2010 году, и в ней два 3-осных датчика формировали шестиосный комплекс. Разумеется, первыми инновацию оценили пользователи Apple, но вскоре она стала стандартом для всей индустрии.

Конечно, если вы спутаете акселерометр и гироскоп в «бытовом» смысле, это не страшно. Но вообще это совершенно разные измерительные приборы, и измеряют они разные значения, хотя и служат примерно для одной цели.

Вывод

Подведем итог.  Акселерометр, это один из ключевых элементов современной носимой электроники, который расширяет функциональность и возможности управления. Сейчас он есть во всех смартфонах и смарт-часах, а в фитнес-трекерах является главным датчиком всей системы. Если остались вопросы, задавайте в комментариях, мы с радостью на них ответим.

  • Была ли полезной информация ?
  • ДаНет

в фитнес-браслете, в часах, в смартфоне

В устройстве любого мобильного телефона, планшета имеется прибор акселерометр. Его часто называют «датчиком ускорения» или G-сенсором.

Он устанавливает угол наклона гаджета, выявляет показатели ускорения и выполняет другие действия. Но перед использованием устройства все же стоит изучить, что такое акселерометр в смартфоне, зачем он требуется, и какие функции производит.

Что такое датчик ускорения

Понятие «Акселерометр» состоит из двух слов — из латинского «accelero» («ускоряю») и из греческого «metreo («измеряю»). Дословно можно перевести, как измерение ускорения.

Главное назначение датчика состоит в измерении кажущегося ускорения, или разницы в гравитационном и истинном ускорении, между физическим телом или объектом.

Акселерометр определяет угол наклона телефона относительно земной поверхности. Он сопоставляет три основные координаты: X, Y и Z или ширину, длину и высоту.

Применение специального программного обеспечения изменяет расположение картинки на дисплее мобильного устройства. Данные действия он производит в соответствии с координатами, которые передает датчик.

Умный прибор, который обладает небольшими размерами, может не только определять изменение положения смартфона в системе координат, но и производить дополнительные функции. Он может воспринимать внешние факторы, реагировать на встряхивания, толчки, повороты.

Сейчас датчик ускорения является обязательным элементом любого смартфона. Но несколько десятков лет назад, первые телефоны, в которых были предусмотрены данные элементы, были дорогие и воспринимались они, как настоящее чудо.

Принцип работы

G-сенсор является важным компонентом в смартфоне, который применяется для отображения качественной картинки на дисплее под правильным углом обзора. Но все же, чтобы понять что это, стоит изучить принцип работы и возможности акселерометра.

Как работает акселерометр? При отклонениях и вибрациях, энергия переходит в электрический сигнал, он будет пропорционален ускорению смартфона. Далее сигнал переходит на компоненты телефона, которые после будут выполнять необходимые действия — производить поворот экрана, измерять ускорение, определять угол наклона гаджета.

Часто акселерометр путают с гироскопом. Данные элементы похожи, но производят совершенно разные функции. Для установления позиции требуются оба датчика, но вот каждый из них выполняет это по-разному. Акселерометр проводит измерение собственного движения, а вот гироскоп определяет расположение объекта в пространстве.

Гироскоп и акселерометр не мешают друг другу, они могут функционировать вместе, но они не являются взаимозаменяемыми. Часто их применяют для высокотехнологичных электронных приборов.

Какие функции производит G-сенсор

Датчики ускорения используются для расширения возможностей и опций телефонов. Они делают их удобными, функциональными.

Так для чего нужен акселерометр? Он подходит для измерения расстояния движения устройства, для определения отклонений в пространстве. Но это еще не все функции прибора.

Датчик выполняет следующие действия

  • Производит автоматическую корректировку ориентации дисплея при поворотах гаджета;
  • Прибор требуется для наклонов, разных манипуляций во время игр;
  • Благодаря датчикам гаджет может реагировать на определенные движения. Приборы выполняют другие действия — меняют музыкальные треки, отключают будильник, отклоняют звонки;
  • Определяет или отображает любые изменения положения человека в пространстве. Все эти действия производятся навигационными программами;
  • Приборы следят за физической активностью. К примеру, они подсчитывают пройденную дистанцию, для этого используется шагомер.

Области применения

Датчик ускорения применяется в следующих сферах:

  • Включается в состав навигации в летательных аппаратах. Приборы устанавливаются также в вертолеты и квадрокоптеры;
  • Автомобили. В них емкостный акселерометр устанавливается для систем безопасности и стабилизации. Датчик выявляет ситуации, когда необходимо выполнить экстренное торможение, а также помогает избежать аварии. Прибор запускает работу электрической цепи, она передает толчок на подушки безопасности и они моментально срабатывают;
  • Промышленность. G-сенсор устанавливаются в устройство станков, агрегатов. Их интегрируют в системы защиты для своевременного выключения питания во время поломок;
  • Для электроники. Датчики защищают жесткие диски от механических воздействий. При падениях прибор подает информацию на считывающие головки, и они переходят в безопасное положение. Это защищает от поломок диск,а также предотвращает потерю данных;
  • Датчики устанавливаются в смартфоны и планшеты. Они производят важные функции, изменяют положение во время поворота корпуса и другие действия.

Как выглядит датчик в смартфонах

Стандартный датчик имеет небольшие размеры, он похож на компактный чип. Ниже имеется фото обычного акселерометра, который устанавливается в смартфоны.

Для механических приборов применяется массивный датчик, он имеет крепление из упругих подвесов. При необходимости на данные элементы может подаваться определенное давление для повышения точности работы акселерометра. В соответствии с проводимыми задачами всего может быть от 1 до 3 подвесов.

В электронном G-сенсоре имеется набор проводников. Они передвигаются под влиянием ускорения. Компоненты могут корректировать показатели напряженности в зоне, которая находится вокруг. По данным параметрам можно установить, в какую область переместились проводники, а также какое движение корпуса спровоцировало сдвиг. В комплексных датчиках, которые включают гироскоп, может быть до шести осей.

Трехосный акселерометр может с максимальной точностью установить расположение тела в пространстве, он улавливает различные изменения. Он постоянно проводит сбор и перенаправление сведений о давлении, которое подается на подвесы.

Любой вид датчика может выявить вариант положения корпуса в пространстве. А также прибор устанавливает показатели скорости, с которыми передвигался владелец гаджета по сотрясениям от его шагов.

Функции G-сенсора в других гаджетах

Датчики имеются в фитнес-браслете и смарт-часах, они являются важными компонентами устройств. Главные функции — подсчет количества шагов в течение дня. Акселерометр в фитнес-браслете и в часах контролирует любые передвижения днем и во время сна.

Программная обработка проводит распознавание, что вы делаете — бежите или идете.

Она определяет интенсивность и скорость, точное количество шагов. Модуль производит включение браслета при поднятии руки к лицу.

Как выполняется включение и выключение

Датчик или акселерометр используется в гаджетах для автоповоротов дисплея. Но эта опция не всегда включена в параметрах гаджета по умолчанию. В этой ситуации, в настройках телефона нужно подключить G-сенсор.

Способы подключения:

  • При помощи настроек. В них выбирается «Экран». После включается опция автоматических разворотов дисплея в момент, когда устройство меняет положение;
  • Через панель быстрого доступа в верхней части экрана телефона. Здесь пользователь может найти кнопку автоповорота экрана. После нажатия на нее запуститься работа акселератора.

Однако не всегда автоматическое переключение положения может быть удобным. Бывает, что постоянные перевороты дисплея доставляют множество проблем. Чтобы выключить функцию можно использовать вышеперечисленные способы.

Как проводится калибровка датчика

Калибровка акселерометра требуется для улучшения функционирования устройства. Для этого можно выполнить настройку. Она не займет много времени, для осуществления проводится минимум действий.

Чтобы откалибровать датчик в устройстве с ОС Андроид можно воспользоваться следующей инструкцией:

  • Из магазина (Play Market) нужно скачать бесплатное приложение;
  • Далее смартфон помещается на ровную поверхность;
  • Затем включается программа;
  • Пользователь должен перейти к пункту «Калибровка».

После процесс калибровки производится автоматически. Пользователь получит уведомление о том, что все успешно завершено, на экран выйдет соответствующая надпись.

Причины неполадки акселерометра и их устранение

Иногда датчик может плохо производить функции, или полностью перестает работать, даже после калибровки. Проблемы могут произойти из-за программного сбоя, а также из-за поломки микросхем. Метод устранения стоит подбирать в соответствии с причиной, которая спровоцировала неполадки.

Программный сбой

Чтобы понять, что привело к нарушению работы акселерометра, пользователь должен вспомнить, какие приложения он недавно устанавливал. Именно они вызывают конфликт в работе оборудования или программного обеспечения. Для начала следует удалить новые программы, а после проверить работу датчика.

Если данные меры не помогут, и не улучшат функционирование прибора, то придется провести сброс или форматирование. Но перед проведением операции требуется информацию, файлы с телефона скопировать на компьютер или перенести на облачное хранилище.

Сброс или форматирование проводится в следующей последовательности:

  • Для начала открывается меню параметров мобильного устройства;
  • После выбирается опция «Восстановление и сброс»;
  • Далее активируется «Сброс до заводских настроек»;
  • В конце все действия подтверждаются, и запускается форматирование.

Через определенный период все сведения сбрасываются. В телефоне не будут сохранены файлы и программы, которые были загружены пользователем.

Пользователь может воспользоваться другим вариантом  восстановления ПО — обновление прошивки. Для этого смартфон требуется подключить к сети Wi-Fi. И после нужно воспользоваться следующей инструкцией:

  • В опциях нажимается форма «Сведения о телефоне»;
  • Затем выбирается опция «Обновление ПО»;
  • Далее необходимо проверить наличие новых версий;
  • После обнаружения выбирается подходящая версия и скачивается на гаджет;
  • Заканчивается процесс обновления.

Аппаратный сбой

Есть еще одна причина — аппаратный сбой. Чтобы восстановить нормальное функционирование, требуется обратиться в мастерскую, где специалисты проведут необходимые меры.

На начальном этапе проводится диагностика, она поможет установить причину и степень поломки, а также определит, какие ремонтные работы нужно будет провести. Обычно выполняется замена детали на новую. Если все будет сделано правильно, то работа устройства восстановится.

Видео по теме

Принцип работы акселерометра

Акселерометр в телефоне: что это такое, принцип действия

Наличие таких датчиков на смартфонах и планшетах позволяет изменять ориентацию изображения.

Расположив мобильный гаджет горизонтально, пользователь при помощи акселерометра автоматически получает альбомный формат картинки или текста.

При вертикальном расположении экрана ориентация изменится на книжную.

В других устройствах датчик применяют и для выполнения тех же задач, для чего нужен акселерометр на телефонах, и для других целей. Так, в авиации он необходим для работы навигационных систем, а в промышленности используется в качестве вибропреобразователя.

В системах управления жёсткими дисками HDD акселерометр требуется для компенсации вызываемых ускорениями объекта колебаний и защиты хранящихся на накопителе данных.

Видеорегистраторы с помощью этого датчика способны определять время ускорения и торможения, фиксировать остановки и столкновения. На джойстиках игровой приставке акселерометр необходим для управления игровым процессом.

Способ, как узнать есть ли акселерометр на телефоне, заключается в повороте экрана в другое положение. Если изображение при этом не изменилось, значит датчик отсутствует – или на смартфоне просто отключена функция «Автоповорота».

У большинства моделей поворот экрана при изменении положения автоматически включается и выключается с помощью меню настроек или верхней панели на главном экране:

В первом случае следует перейти в «Настройки», выбрать пункт «Экран» и включить поворот изображения.

Включение через настройки

Во второй ситуации достаточно потянуть пальцем за верхнюю панель, увеличив её размер на весь экран, и включить соответствующую функцию.

Включение через верхнюю панель

Практически все новые телефоны с гироскопом имеют и встроенный датчик контроля ускорения. 

При наличии датчика, если он не работает или неправильно реагирует на изменение положения устройства, можно выполнить его калибровку.

Автоматическая настройка Андроид акселерометра выполняется в три этапа:

Скачайте с гугл плей бесплатное приложения для калибровки (например, GPS Status & Toolbox). Установите телефон с акселерометром на ровную поверхность. Перейдите в меню настроек утилиты и выберите пункт калибровка акселерометра.

Меню приложения

На дисплее гаджета появится сообщение о необходимости установки на ровную поверхность. После подтверждения запускается калибровка. Завершение процесса сопровождается появлением соответствующей надписи.

Работа приложения GPS Status & Toolbox

Сфера использования

В смартфонах акселерометр чаще всего используется для автоматической смены ориентации экрана при повороте устройства.

Также он нашел свое применение в системных жестах (таких как встряхивание), играх и навигационных приложениях, а также трекерах активности.

А самым большим и перспективным рынком для акселерометров, как это ни странно, является автомобильная промышленность.

Дело в том, что в автомобилях на работе акселерометра основывается большое количество систем безопасности: адаптивный круиз-контроль и подвеска, подушки безопасности, система стабилизации и многие другие.

При этом в данном случае речь идет не о чипе, используемом в смартфонах, а о полноценных приборах, чаще всего пьезоэлектрических.

В основе таких датчиков лежит грузик, который давлением воздействует на пьезокристалл.

Благодаря давлению он вырабатывает электрический ток, что позволяет рассчитать искомое ускорение.

Также существует термальный акселерометр, архитектура которого предусматривает использование пузырька воздуха. При ускорении пузырек отклоняется от своего начального положения, что и фиксируется датчиками, а затем используется для расчета ускорения.

Акселерометр в фитнес-браслете

Это датчик, помогающий измерить кажущееся ускорение объекта, к которому он прикреплен.

Под кажущимся ускорением понимают разницу между гравитационным, а также истинным ускорением.

Именно благодаря акселерометру, фитнес-браслет умеет подсчитывать количество шагов. Для этой цели в спортивный гаджет устанавливают трехкомпонентный датчик – это миниатюрное устройство, которое регистрирует ускорение по 3 осям координат. 

Важно! Современные модели трекеров для фитнеса оснащаются акселерометром или гироскопом, которые отслеживают ориентацию объекта в пространстве. Далеко не все пользователи понимают, что эти устройства отличаются: акселерометр измеряет ускорение, а гироскоп – угол наклона девайса по отношению к поверхности земли.

С помощью акселерометра фитнес-трекер понимает, двигается ли рука пользователя с определенным ускорением или находится в неподвижном состоянии. Мало кто знает, что это устройство постоянно контролирует быстроту изменения скорости, затем передает данные в микропроцессор. Последнее устройство обрабатывает полученную информацию по определенному алгоритму, отличая перемещение в пространстве (с движением рук во время ходьбы) от обычных жестов руками.

Если акселерометр в фитнес-браслете дополнен гироскопом, то это позволяет получить микропроцессору более развернутую (трехмерную) картину движения руки пользователя. Благодаря этим аппаратным компонентам, трекер для фитнеса может точно отличить перемещение рук во время ходьбы от движений, совершаемых на месте.

Как работает, и как можно использовать

Чтобы понять, как действует акселерометр в фитнес-браслете и что это такое, нужно изучить механизм действия классического устройства. Мало кто знает, что оно состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Основной деталью конструкции является подвижная масса, которая прикреплена к упругому элементу. Пружина крепится к неподвижной поверхности. С противоположной стороны находится демпфер, который подавляет колебания груза.

Как это работает?

G-сенсор представляет собой крошечный чип. Он ставится на плате устройства. В двух словах: данный чип представляет собой особую инертную массу, которая крепится к достаточно гибкой и подвижной составляющей части, закрепляемой на на подвижном элементе. Чтобы подавлять любые случайные мини колебания инертная масса должна быть присоединена к демпферу.

Принцип акселерометра заключается в том, что он производит замер уровня смещения относительно уровня состояния покоя. Далее происходит преобразование получаемой информации в электросигнал. Последний, в свою очередь, переходит к программному обеспечению, электронике. Так выглядит упрощенный пример работы датчика. Чтобы акселерометр давал точные результаты для его изготовления требуются максимально точные пропорции и расчеты. Датчик не создается вручную. Для его изготовления используются химические реакции и полностью автоматизированное производство.

В чем преимущества фитнес-браслета со встроенным акселерометром?

Любой акселерометр-браслет намного удобнее, чем смартфон, используемый в тех же целях. Можно выделить следующие преимущества таких устройств:

  • Носить телефон в руке для того, чтобы фиксировать все данные при движении, неудобно. К тому, же его нельзя брать с собой при занятиях плаванием. Фитнес браслет надежно крепится на руке и сопровождает своего владельца повсюду.
  • Чтобы использовать смартфон в качестве фитнес-браслета, потребуется постоянно держать его подключенным к интернету и другим приложениям. Фитнес-браслет достаточно синхронизировать с интернетом всего один раз в сутки.
  • Чтобы сохранить данные в телефоне также потребуется использование специальных программ. В браслете сохранение данных осуществляется автоматически без загрузки каких-либо дополнительных приложений.
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Мобильная диагностика: как работают датчики уровня кислорода, пульса, ЭКГ и шума | Смарт-часы и фитнес-браслеты | Блог

Непростой 2020 год показал, что за здоровьем надо тщательно следить даже при самой невероятной занятости. Тем более, что развитие технологий позволяет делать это при помощи смартфона, умных часов или фитнес-браслета. Комбинация различных датчиков и софта может контролировать ряд важных параметров и делать выводы: все ли в порядке или стоит запланировать визит к врачу.

Всплеск интереса к повседневному контролю здоровья случился после появления на рынке «умных» часов и браслетов. Разработчики с самого начала встраивали в них не только акселерометр и/или гироскоп с навигационным приемником, но и датчики контроля сердечных ритмов. Сейчас в такие устройства ставят несколько дополнительных чипов, позволяющих узнать о своем организме много полезного.

Давайте разберемся, какие датчики применяются в «умных» гаджетах, что они умеют и насколько точным получается результат измерений.

Акселерометр и гироскоп

Изначально эти датчики устанавливали в смартфоны. Когда появились «умные» часы и браслеты, их также оснастили такими чипами: на работе акселерометра, например, построена одна из основных задач всех «умных» гаджетов — подсчет количества шагов.

Сейчас все настолько привыкли к тому, что акселерометр и гироскоп есть в мобильных устройствах, что не видят между ними разницы. Тем более, что функции этих датчиков реализуются одной микросхемой. На самом деле разница есть. Если коротко, то акселерометр реагирует на ускорение предмета, а гироскоп — на изменение его положения в пространстве. Поэтому с помощью акселерометра можно, например, понять, нужно ли сменить ориентацию экрана смартфона или посчитать шаги. А с помощью гироскопа — точно определить положение тела.

Зачем это нужно в мобильной диагностике? С подсчетом шагов все ясно — это контроль здорового образа жизни. Но это больше относится к фитнесу. А как это помогает в плане наблюдений за своим самочувствием? 

Дело в том, что связка акселерометра и гироскопа обеспечивает работу функции, способной определить, что владелец устройства упал. «Умный» гаджет на основании резкого изменения показаний датчиков делает вывод, что пользователю необходима помощь, и автоматически вызовет экстренные службы, например, скорую или полицию. Зачем это нужно? Например, гаджет оперативно вызовет врачей, если с вами случится какая-то неприятность на улице. А при инсульте и инфаркте очень важно, чтобы квалифицированная медицинская помощь была оказана как можно быстрее.

К примеру, такая функция реализована в Apple Watch. По умолчанию она активируется у пожилых пользователей, также можно ее включить вручную.

Кстати, обратите внимание, что наличие акселерометра вместе с гироскопом позволяет получать более точные результаты тренировок: гироскоп точно распознает такие вещи, как бег на месте или прыжки, и понимает, когда вы идете пешком, а когда бежите.

Датчик пульса

Датчик пульса — первое устройство для мобильной диагностики, появившееся в носимых гаджетах. Он предназначен для контроля сердечных ритмов в состоянии покоя и при физической нагрузке. На основании собранной статистики можно оценить состояние здоровья и понять, оптимальны ли нагрузки на тренировках или, если имеются какие-либо заболевания, сориентироваться, не пора ли обратиться к специалисту.

Измерения пульса

Датчики пульса, используемые в мобильных гаджетах, работают на основе оптической технологии — фотоплетизмографии (PPG). Смысл ее заключается в следующем. При сокращении сердечной мышцы в кровеносных сосудах изменяется кровяное давление и происходит изменение интенсивности капиллярного кровотока. Увеличившееся количество крови в сосуде поглощает больше поступающего света. Если подать поток света определенной интенсивности, то на основании прошедшего через ткань или отраженного сигнала можно сделать вывод об изменениях анализируемой среды: например, подсчитать количество «всплесков» кровотока в минуту и сделать вывод о частоте пульса.

В мобильных гаджетах подсчет пульса реализуется на основе как прошедшего через ткань света (в компактных пульсоксиметрах), так и отраженного — в «умных» часах и фитнес-браслетах. В них светодиод, размещенный на внутренней стороне устройства, испускает свет,который отражается от тканей запястья и поступает на фотодатчик, регистрирующий уровень отраженного сигнала. 

Для подсветки используется светодиод зеленого цвета (525 нм). Зеленый цвет излучения выбран потому, что является наиболее контрастным к красному цвету крови, согласно цветовому кругу Иттена, а следовательно, лучше всего поглощается. 

«Умные» гаджеты регистрируют пульс автоматически (по расписанию) или по желанию пользователя. На основании измеренных значений они построят красивые графики в мобильных или десктопных приложениях, которые помогут следить за уровнем пульса: контролировать выход за установленные пределы, наблюдать процесс в динамике за определенные интервалы времени. В целом с этой задачей мобильные устройства справляются хорошо.

Измерения артериального давления

Раз датчик пульса анализирует сердечные ритмы на основе изменений кровотока и давления, то логично предположить, что с его помощью можно не только посчитать пульс, но и измерить давление. Это на самом деле так. На основании данных, полученных от датчика пульса, программа может рассчитать величину артериального давления.

Но проблема заключается в том, что для того, чтобы получить близкий к реальному результат, необходимо выполнить калибровку устройства под конкретного пользователя. В противном случае измерение давления будет корректным только для тех, у кого оно находится на нормальном уровне, и еще не проявились возрастные изменения или проблемы, связанные с различными заболеваниями. Поэтому, если вы хотите с помощью «умных» гаджетов контролировать еще и давление, ищите модель с настройкой измерений под владельца. 

Датчик ЭКГ

Еще более интересная вещь в плане контроля здоровья — датчик электрокардиографии (ЭКГ). Дело в том, что о работе сердца можно судить не только по изменениям кровотока в сосудах, но и по электрическим сигналам, которые возникают в процессе работы этого органа. И эта информация точнее и информативнее.  Электрокардиограмма, полученная специалистом медицинского центра, позволяет сделать выводы о работе сердца и его здоровье. Для этого на руки, ноги и грудную клетку устанавливают электроды, а результат интерпретирует компьютер. 

Точно такой же датчик ЭКГ, только миниатюрных размеров, сейчас устанавливают в ряд мобильных устройств. Например, начиная с 4-го поколения, датчик ЭКГ имеется в Apple Watch. Но с мобильными датчиками существует ряд проблем.

Дело в том, что в профессиональном медицинском оборудовании обычно используют 10-12 датчиков, минимум шесть из них размещают в области сердца. А носимое мобильное устройство крепится на запястье. То есть, оно удалено от сердца на большое расстояние. И датчиков в таких устройствах значительно меньше.

Например, в Apple Watch их всего два: один размещен в Digital Crown, второй вместе с датчиком пульса установлен на внутренней стороне.

Поэтому точность ЭКГ, снятого с помощью мобильного устройства, не настолько высока, чтобы делать серьезные клинические выводы. Тем не менее, даже такой точности достаточно, чтобы определить мерцательную аритмию, показывающую, что визит к врачу откладывать не стоит.

Еще один важный момент — работа функции ЭКГ должна пройти проверку надзорных органов в разных странах. На момент написания статьи у Apple, например, получено разрешение для использования функции ЭКГ на территории США. В России Росздравнадзор сертифицировал ее буквально несколько дней назад. В остальном мире она официально отключена, хотя датчики в устройствах имеются. Остается только надеяться, что вопрос рано или поздно решится и полезная функция будет разблокирована.

Датчик уровня шума

Еще одна занятная функция, которая имеется, например, в Apple Watch — измерение уровня шума. Датчик регистрирует уровень фонового шума и, если он в течение некоторого времени превышает пороговое значение, гаджет выдает уведомление и предлагает покинуть место с высоким уровнем шума.

Полезна ли такая функция? Да, поскольку ВОЗ обращает внимание на то, что значительное количество людей подвергается риску потерять слух из-за сильного шумового воздействия в местах развлечений. Вы, наверное, замечали, что после того, как выходишь с рок-концерта или из клуба, некоторое время все слышно словно сквозь вату. Вот от таких «сюрпризов» датчик шума вас и защитит. Если, конечно, вы сами захотите защищаться.

Датчик уровня кислорода в крови

Теперь поговорим о новомодном датчике, которым мобильные устройства начали оснащать недавно. Это датчик определения уровня кислорода в крови. В свете коронавирусной инфекции, ставшей главной темой 2020 года, эта функция оказалась чуть ли не самой рекламируемой.

Нужно отметить, что, помимо наблюдений за своим состоянием в свете последних событий, контроль за уровнем кислорода в крови интересен и в других случаях: недостаток кислорода приводит к таким нехорошим вещам, как дыхательная недостаточность, одышка, головные боли и так далее.

Медики измеряют уровень кислорода в крови с помощью небольших приборов — пульсоксиметров. Внешне они напоминают прищепку с экраном, которая крепится на палец и выдает информацию о пульсе и степени насыщения кислородом артериальной крови. По этой причине датчики уровня кислорода в крови также называют датчиками SpO2.

Расшифровывается эта аббревиатура так:

  • S — степень сатурации (насыщения) кислородом.
  • P — пульс.
  • O2- кислород.

Нормальной считается величина сатурации от 95 до 100%, показания ниже 90% говорят о наличии проблем.

В пульсооксиметре датчик измерения уровня кислорода работает следующим образом. В приборе установлен светодиод, излучающий сигналы инфракрасного диапазона и красного цвета, а также фотодетектор, фиксирующий, какая часть светового потока прошла через ткани пальца с капиллярными сосудами. Аналогичный способ используется и в умных гаджетах.

Только фотодетектор принимает не прошедший через ткани, а отраженный от них сигнал, так как браслет или часы крепятся на запястье. На основании уровня отраженного сигнала приложение, встроенное в гаджет, делает оценку сатурации и выводит на дисплей измеренное значение.

Такие датчики есть в новой серии Apple Watch, а также в ряде фитнес-браслетов, например, Honor Band 5 и Huawei Band 4 PRO.

Точность измерений и их использование для диагностики

Все перечисленные измерения — сердечных ритмов, ЭКГ и уровня кислорода — работают в мобильных гаджетах в упрощенном режиме. Они имеют уровень погрешности, не позволяющий использовать их как медицинские диагностические приборы. Это написано в документации ко всем «умным» часам и фитнес-трекерам, но, тем не менее, на этом стоит дополнительно заострить внимание.

К примеру, датчик уровня кислорода может ошибаться на несколько процентов, причем значение может колебаться, как в большую, так и в меньшую сторону. Также результаты измерений изменятся в том случае, если браслет или часы неплотно прилегали к вашему запястью, либо потому что резко похолодало.

Поэтому производители и специалисты обращают внимание, что все данные, полученные с мобильных датчиков, могут использоваться для общего контроля здоровья и оценки динамики состояния организма. Они не предназначены для постановки диагнозов и не являются медицинскими приборами. Для профессионального осмотра необходимо использовать специализированную технику. 

Вместе с тем, нельзя не отметить и то, что имеется очевидная польза от использования датчиков в мобильной технике. Спортсмены и просто любители активного образа жизни успешно контролируют процесс тренировоки объемы нагрузок. А те, кому пришло время внимательнее относиться к своему здоровью, собирают статистику, показывающую общую картину изменений, и могут ее соотнести со своим самочувствием.

Анализ собранной статистики позволит вовремя заметить, если что-то пошло не так, и своевременно обратиться к врачу, например, при наличии сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому во многих случаях использование мобильной диагностики интересно, полезно и даже необходимо.

что это такое, зачем нужен и где применяется

Практически в каждом описании характеристик современного смартфона, фитнес-браслета или умных часов можно встретить упоминание датчика под названием акселерометр. Еще его могут называть «датчик ускорения» или  G-сенсор. Что это такое, как работает акселерометр и зачем нужен в телефоне, часах или браслете, читайте далее.

Суть понятия «акселерометр»

Акселерометр – это прибор, предназначенный для измерения кажущегося ускорения. Кажущееся ускорение – это разница между гравитационным и истинным ускорениями объекта.

Пружина крепится к неподвижной поверхности, к пружине крепится масса. С другой стороны ее поддерживает демпфер, который гасит собственные вибрации груза. Во время ускорения массы деформируется пружина. На этих деформациях и основываются показания прибора. Три таких прибора, объединенные в одну систему и сориентированные по осям позволяют получать информацию о положении предмета в трехмерном пространстве.

Принципиально акселерометр состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Наиболее широкое применение такой тип приборов нашел в нескольких областях:

  1. Навигационные устройства летательных аппаратов. Самолеты, вертолеты и даже ракеты не обходятся без сложных систем навигации. Акселерометр и гироскоп служат для них основой.
  2. Автомобильные спидометры и видеорегистраторы также используют акселерометры. Первые определяют скорость по отклонению массы, а вторые определяют важные события (экстренное торможение, резкая смена скорости) и записывают их в отдельные файлы.
  3. Промышленные системы контроля вибрации различных станков, производственных линий и агрегатов. На показаниях прибора работают системы защиты, которые отключают питание или изменяют характеристики работы при достижении критических значений.
  4. В информационных технологиях такие приборы применяются для защиты жестких дисков от падений и сотрясений. Они отдают команду считывающим головкам занять безопасное положение во время падения.
    Это значительно снижает потерю данных и повреждения диска. В эту же категорию можно отнести и акселерометры на телефонах и планшетах.

Принципиально простое устройство производится во множестве специализированных компоновок, каждая из которых предназначена для определенных целей.

Для чего нужен акселерометр в смартфоне

Датчик значительно расширяет возможности смартфона. Ниже перечислены основные функции, за которые он отвечает.

  • Автоматическая смена ориентации экрана при повороте девайса.
  • Управление игровым процессом при помощи наклонов.
  • Реагирование устройства на определенные жесты, и выполнение соответствующих действий (смена музыкального трека, отключение будильника или отклонение звонка). Примеры жестов: постукивание по корпусу или его встряхивание, переворот смартфона экраном вниз.
  • Определение и визуальная демонстрация изменений положения человека в пространстве через навигационные приложения (Google Карты и др.).
  • Возможность отслеживания физической активности. Классический пример – подсчет пройденной дистанции при помощи шагометра.

Как выглядит акселерометр в телефоне

Акселерометр в телефоне выглядит как обычный чип. В зависимости от модели смартфона может на вид незначительно отличаться. Принцип работы представить себе проще на примере механического варианта: в нём есть массивный элемент, закреплённый упругими подвесами, давление на которые можно измерить. В зависимости от задачи, подвесов может быть от одного до трёх.

Электронный акселерометр вместо массивного тела использует набор проводников, которые могут двигаться под воздействием ускорения и изменять напряжённость поля вокруг себя. По показаниям напряжённости можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники и какое движение корпуса вызвало этот сдвиг. Комплексный датчик, включающий гироскоп, может иметь больше осей – до шести.

Вот так выглядит акселерометр в телефоне.

Трёхосный акселерометр довольно точно определяет как положение тела в пространстве в каждый момент, так и его изменение. При этом он постоянно собирает и отправляет информацию о давлении на подвесы. Что это даёт? Так, например, датчик акселерометра в телефоне помогает не только определить положение корпуса устройства в пространстве, но и скорость, с которой вы перемещаетесь, и сотрясения, производимые вашими шагами, и намеренные встряхивания смартфона.

Именно поэтому, повернув корпус телефона, вы наблюдаете, как картинка на экране тоже поворачивается. Именно поэтому вы можете в гоночной игре рулить, используя смартфон или геймпад как рулевое колесо. Именно поэтому фитнес-трекер умеет подсчитывать ваши шаги или отслеживать качество сна.

Как узнать, есть ли акселерометр в телефоне

Практически во всех смартфонах и планшетах, выпущенных в эпоху Android и iOS, этот датчик есть. Даже в самом первом айфоне, выпущенном в 2007 году, и в первом Samsung Galaxy S, вышедшем в 2010-м.

Если вы сомневаетесь, есть ли он в вашем устройстве, то просто почитайте официальное описание. В ранних Андроид-смартфонах поворот экрана не обязательно включался по умолчанию, поэтому, если вы повернули свой телефон и дисплей не отреагировал, это ещё ни говорит об отсутствии акселерометра. Вероятнее всего, что он отключен в настройках телефона. Найдите похожую иконку, как на рисунке ниже и активируйте.

Принцип работы

Основным принципом для оснащения современных телефонов данным прибором является компактность, так как у многих смартфонов толщина корпуса не превышает восьми миллиметров, а там должно разместиться огромное количество разной электроники. Именно поэтому разработчики создали миниатюрную конструкцию акселерометра, который поместили в специальный чип.

Принцип его работы заключается в том, что к неподвижному корпусу крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками, которые помещаются между контактами, считывающими показания изменений ускорения. Создавать такие миниатюрные версии прибора вручную практически невозможно, поэтому их делают на автоматизированных конвейерных линиях, а за основу берут реакции силикона и других веществ.

Преимущества и возможности

Плюсы такого устройства заключается в том, что пользователь смартфона в любой момент сможет узнать о положении гаджета в пространстве. При том, что в играх и во время просмотров фильмов можно регулировать не только поворот экрана, но и скорость этого поворота, а это позволяет создать максимально точное управление телефоном.

Наличие датчика определения положения смартфона позволяет упростить процесс пользования им, а точнее – сделать максимально комфортными такие действия как чтение книг, просмотр видео и пользование приложениями. Иногда, прежде чем акселерометр начнет работать, его нужно настроить, однако этот процесс занимает несколько минут.

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах

Акселерометр в фитнес-браслете и смарт-часах помогает считать количество пройденных шагов. Собственно, это акселерометр в браслете и в smart-часах отслеживает ваши движения даже во сне. А программная обработка его показаний помогает распознать, идёте вы или бежите, с какой скоростью, как много шагов подряд сделали.

Когда вы поднимаете руку к лицу и дисплей автоматически включается – это тоже благодаря распознаванию жестов с помощью того же маленького, но полезного модуля.

Функции акселерометра и их применение

Наличие данного датчика в смартфоне является достаточно полезной функцией, поскольку с его помощью удается повысить комфортность использования устройства.

Человек, который успел ощутить всю прелесть телефона с акселерометром, уже не сможет использовать устаревшие модели, не имеющие G-сенсора, в силу отсутствия важных функций, являющихся уже привычными в современном мире.


При подсчёте шагов смартфон также обращается к данным, получаемым от акселерометра.

Шагомер

Первым применением акселерометру станет использование его для определения количества пройденных шагов. Эта функция пригодится любителям спорта или людям, которые занимаются фитнесом. Также большое количество современных телефонов имеют приложения, позволяющие следить за собственным здоровьем, где обязательно присутствует шагомер. Точность показаний не является идеально точной, но позволяет корректировать собственный режим тренировок для повышения их результативности.


Управление изменение угла наклона смартфона в гоночных симуляторах повышает уровень погружения в игровой процесс и улучшает точность вхождения в поворот.

Управление в играх

Ещё одной важной функцией является возможность управления игровым процессом посредством изменения угла наклона. Особенно удобно это в гоночных играх, где смартфон с акселерометром станет заменой руля, подключаемого к ноутбуку или стационарному ПК с целью упрощения процесса и ощущения большего погружения в игру. Эффективность управления будет зависеть от амплитуды совершаемых движений.


Автоматический поворот экрана удобен для просмотра видео или работы с документами.

Автоповорот экрана

Просмотр фотографии или видеоролика становится более комфортным при изменении ориентации экрана на горизонтальную. Это упрощает восприятие информации и позволяет меньше напрягать зрение. Отвечает за подобный процесс акселерометр. Также посредством изменения положения картинки на экране становится проще работать с документами или электронными таблицами.


Одной из областей применения встроенного акселерометра является определение угла наклона

Улучшение навигации

Посредством встроенного акселерометра улучшается работа геопозиционирования устройства в пространстве. Это может понадобиться при работе даже самого простого компаса, который будет реагировать на изменение положения устройства относительно системы координат.


Настройки телефона предполагают управление жестами, которое активируется также посредством акселерометра

Физическое управление смартфоном

Некоторые современные флагманы имеют возможность управления работой отдельных встроенных приложений посредством жестов или изменение положения устройства. Акселерометр применяется для смены трека музыкального плеера, отключения будильника, выключения звука входящего звонка при перевороте аппарата экраном вниз.

В большинстве случаев осуществление физического управления смартфоном следует активировать в настройках, для чего следует предварительно внимательно ознакомиться с руководством по эксплуатации или советами внутреннего помощника.


Включение или отключение опции автоматического поворота производится в настройках.

Особенности акселерометра

Акселерометр – это, если можно так сказать, способность планшета или телефона переворачивать изображение на экране. Акселерометр больше всего применяется при «серфинге» сайтов. Страницы сайтов обычно делают для прямоугольных мониторов,  читать информацию с планшета становиться не совсем удобно, тут-то и понадобиться акселерометр, переверните ваш планшет, сайт сам примет доброжелательный вид и сразу станет удобно воспринимать информацию находящиеся на сайте.

Первый реагирует на изменение положения, а второй на линейное ускорение. Благодаря таким свойствам планшет или телефон точно реагирует на тонкие движение и изменение положения.

Как настроить?

Все современные гаджеты оборудованы акселерометром, если его нет, это говорит либо об очень бюджетной модели смартфона, либо о том, что он был выпущен много лет назад. Для того, чтобы добавить датчик контроля ускорения, не поможет новая прошивка или изменения в настройках, если он не был внедрен в процессе сборки, то с этим уже ничего сделать нельзя.

Если же он был встроен изначально, то его функции необходимо просто отрегулировать в настройках. Для этого следует зайти в Google Play и скачать любое приложение для калибровки. После этого запустить программу, установить смартфон на ровную поверхность и зайти в настройки утилиты, выбрать графу «калибровка акселерометра». После таких действий на экране должно появиться оповещение, которое нужно подтвердить, после чего начнется запуск настройки.

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Многие путают акселерометр с гироскопом в телефоне. Если акселерометр определяет положение устройства в пространстве и расстояние, на которое оно было перемещено, то гироскоп, дополнительно к этим параметрам, еще и замеряет угол поворота смартфона/планшета.

Наличие обоих датчиков в аппарате позволяет точнее его позиционировать в пространстве, повышая комфортность работы с гаджетом и увеличивая его функциональность, например, позволяя просматривать виртуальную реальность с помощью специальных очков.  В недорогих смартфонах или планшетах обыкновенно присутствует только один из этих датчиков.

Настройка и калибровка акселерометра

Если датчик работает неправильно или с запозданием, например, автоматический поворот экрана притормаживает, то можно попробовать исправить этот дефект калибровкой с использованием специальных утилит. Рассмотрим калибровку датчика с помощью приложения GPS Status & Toolbox, установить которую можно из официального каталога Google Play.

  1. Установите приложение и запустите его.
  2. Перейдите в меню программы, нажав на три горизонтальные полоски в левом верхнем углу, и выберите пункт «Калибровка акселерометра».
  3. Приложение предложит положить телефон на ровную, горизонтальную поверхность и нажать на кнопку «Откалибровать».
  4. О завершении процесса приложение сообщит соответствующим уведомлением внизу экрана.

На сегодня во всех смартфонах и планшетах имеется датчик ускорения, даже в самых дешевых моделях, разве что лишь в самых древних аппаратах его может не быть. Можно сказать, что акселерометр – это один из самых важных элементов современных мобильных устройств.

Как выполнить калибровку акселерометра

Данный датчик является одним из самых полезных, ведь с его помощью определяется ориентация устройства в пространстве, да и многое игры используют данный сенсор для управления, к примеру, для контроля автомобиля на трассе. Если по каким-то причинам он работает не корректно вам стоит выполнить следующие действия. Для выполнения данного действия вам потребуется программа GPS Status & Toolbox.

  1. Скачиваем, устанавливаем и запускаем приложение.
  2. Теперь необходимо положить смартфон/планшет на ровную поверхность, чтобы в дальнейшем откалибровать датчик как можно правильнее. Значения наклона должны приравниваться к нулю, как показано на скриншоте.
  3. Нажимаем на левый верхний угол и попадаем в основное меню, где необходимо выбрать раздел «Калибровка акселерометра».
  4. Убедитесь в том, что устройство лежит на идеально ровной поверхности и выберете пункт «Откалибровать».
  5. Практически мгновенно программа выполнит необходимые действия, а на экране устройства появится надпись «Акселерометр откалиброван».

Как выполнить калибровку компаса

Компас является полезным инструментом для путешественников и охотников, которые не хотят заблудиться в лесу и могут спокойно ориентироваться с его помощью. Но что делать если компас не работает или показывает направление неверно? Выход прост! Достаточно сделать калибровку используя программу GPS Status & Toolbox.

  1. Скачиваем, устанавливаем и запускаем приложение.
  2. Открываем основное меню приложения, нажав на верхний левый угол. Находим пункт «Калибровка компаса» и нажимаем на него.
  3. Для калибровки компаса необходимо по очереди повернуть устройство 1-2 раза по 3-м осям и нажать на кнопку «ОК».
  4. На этом процесс калибровки компаса можно считать завершенным.

Для проверки всех датчиков на работоспособность вам следует загрузить и установить программу GPS Status & Toolbox. Зайти в основное меню, нажав на верхний левый угол и выбрать «Диагностика датчиков». Напротив, каждого из датчика будет стоять либо зеленая галочка, свидетельствующая об исправности, либо красный восклицательный знак, символизирующий о возможной неисправности конкретного датчика.


Включение и отключение датчика

Способ, как узнать есть ли акселерометр на телефоне, заключается в повороте экрана в другое положение. Если изображение при этом не изменилось, значит датчик отсутствует – или на смартфоне просто отключена функция «Автоповорота».

У большинства моделей поворот экрана при изменении положения автоматически включается и выключается с помощью меню настроек или верхней панели на главном экране: В первом случае следует перейти в «Настройки», выбрать пункт «Экран» и включить поворот изображения.

Включение через настройки.

Во второй ситуации достаточно потянуть пальцем за верхнюю панель, увеличив её размер на весь экран, и включить соответствующую функцию.

Включение через верхнюю панель.

Иногда автоматическая реакция акселерометра на движения мобильника не требуется – и даже может мешать. В таких случаях датчик можно отключить, воспользовавшись одним из тех меню, в которых можно включать автоповорот.

Вывод

Акселерометр в мобильном устройстве, представляющий собой лишь крохотный чип, имеет существенное влияние на взаимодействие между человеком и смартфоном. С его помощью управление аппаратом переходит на новый, более комфортный уровень. А игры и приложения получают множество дополнительных возможностей, которые можно реализовать при помощи акселерометра.

Видео

Источники

  • http://geek-nose.com/akselerometr-v-telefone-chto-eto-princip-raboty-foto/
  • https://mobcompany.info/interesting/chto-takoe-akselerometr-v-smartfone-princip-ego-stroeniya-i-raboty.html
  • https://iSmartWatch.ru/18620-akselerometr
  • https://VGrafike.ru/preimushhestva-nalichija-akselerometra-v-telefone/
  • https://tehno.guru/ru/akselerometr-v-telefone/
  • https://androidologia.ru/kak-vklyuchit-giroskop-na-androide.html
  • https://infodroid.ru/akselerometr-v-telefone/
  • https://TvoySmartphone.ru/uroki/157-kak-otkalibrovat-datchiki-na-android.html
  • https://www.computer-setup.ru/akselerometr-v-telefone-chto-eto-takoe

Акселерометр в фитнес-браслете: что это такое

Фитнес-браслет – это очень удобное и полезное устройство, которое помогает оставаться активным и контролировать состояние организма.

На рынке регулярно появляются более современные гаджеты, которые дополняются новыми функциями.

Большинство людей уже приобрели обновку, однако далеко не все владельцы фитнес-браслетов знают, что такое акселерометр.

Этот аппаратный компонент обычно встраивают в смартфон или трекер для фитнеса вместе с гироскопом, чтобы повысить функциональность гаджета.

Пользователям будет полезно знать, что из себя представляет акселерометр, как работает и какие преимущества дает.

Что это такое

Мало кто знает, что это такое акселерометр (G-сенсор) в фитнес-браслете. Это датчик, помогающий измерить кажущееся ускорение объекта, к которому он прикреплен. Под кажущимся ускорением понимают разницу между гравитационным, а также истинным ускорением.

Именно благодаря акселерометру, фитнес-браслет умеет подсчитывать количество шагов. Для этой цели в спортивный гаджет устанавливают трехкомпонентный датчик – это миниатюрное устройство, которое регистрирует ускорение по 3 осям координат. Такие сенсоры часто встраивают в смартфоны, а также планшеты. Нередко владельцы мобильных устройств, а также фитнес-браслетов даже не подозревают о том, что используют акселерометр.

Важно! Современные модели трекеров для фитнеса оснащаются акселерометром или гироскопом, которые отслеживают ориентацию объекта в пространстве. Далеко не все пользователи понимают, что эти устройства отличаются: акселерометр измеряет ускорение, а гироскоп – угол наклона девайса по отношению к поверхности земли.

С помощью акселерометра фитнес-трекер понимает, двигается ли рука пользователя с определенным ускорением или находится в неподвижном состоянии. Мало кто знает, что это устройство постоянно контролирует быстроту изменения скорости, затем передает данные в микропроцессор. Последнее устройство обрабатывает полученную информацию по определенному алгоритму, отличая перемещение в пространстве (с движением рук во время ходьбы) от обычных жестов руками.

Если акселерометр в фитнес-браслете дополнен гироскопом, то это позволяет получить микропроцессору более развернутую (трехмерную) картину движения руки пользователя. Благодаря этим аппаратным компонентам, трекер для фитнеса может точно отличить перемещение рук во время ходьбы от движений, совершаемых на месте.

Раньше об акселерометре с гироскопом слышали владельцы смартфонов, в которые их устанавливали перед массовым распространением фитнес-браслетов. Сейчас эти датчики встраивают по умолчанию практически во все мобильные устройства. Они помогают принимать вызов, встряхнув или повернув смартфон, перелистывать электронную книгу, переключать треки в аудиоплеере или управлять персонажем видеоигры. Ну и, конечно же, функция подсчета шагов на телефоне тоже реализуется благодаря акселерометру и гироскопу.

Однако большинство недорогих моделей трекеров для фитнеса оснащены только G-сенсором. Но если программное обеспечение гаджета хорошо налажено, то даже без гироскопа он может подсчитывать шаги с минимальной погрешностью. Мало кто знает, что именно это устройство помогает определять пройденное расстояние. Кроме того, практически все фитнес-браслеты могут измерять пульс и отслеживать часы бодрствования и сна.

Обязательно посмотрите:

Как работает, и как можно использовать

Чтобы понять, как действует акселерометр в фитнес-браслете и что это такое, нужно изучить механизм действия классического устройства. Мало кто знает, что оно состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Основной деталью конструкции является подвижная масса, которая прикреплена к упругому элементу. Пружина крепится к неподвижной поверхности. С противоположной стороны находится демпфер, который подавляет колебания груза.

Важно! Любые движения гаджета приводят к тому, что подвижная масса ускоряется, тогда деформируется пружина. Когда груз возвращается на место под воздействием упругого элемента, уровень смещения по отношению обычного положения фиксирует специальный датчик.

Акселерометры в фитнес-браслетах бывают разные, но чаще всего применяются емкостные и пьезоэлектрические.

Мало кто знает, как работает емкостный датчик и что это такое. При движении устройства груз давит на пластину, расположенную ближе. При сближении чувствительных элементов увеличивается емкость конденсатора. Микропроцессор производит обработку полученной информации и сигнализирует о движении.

В пьезоэлектрических устройствах вместо пластин применяется кристалл. Во время движения гаджета груз сжимает чувствительный элемент, и он создает разность потенциалов. Микроконтроллер регистрирует изменения.

Акселерометр в фитнес-браслете выглядит как миниатюрный чип, который расположен на плате устройства. Внутри него находится подвижная масса, а выглядит он как небольшой черный квадрат.

Принцип его работы не отличается от стандартного: когда меняется положение подвижной массы, то производится замер уровня смещения. Потом полученная информация преобразуется в электрический сигнал. Это наиболее простой пример работы G-сенсора.

Акселерометр в фитнес-браслете применяют во время ходьбы или бега, чтобы контролировать пройденную дистанцию. Умное устройство помогает подсчитать примерное количество шагов, ступенек. Несмотря на то, что результаты далеко не всегда точны, полученная информация поможет корректировать уровень активности и повысить результаты тренировок.

Не существует фитнес-браслетов, которые определят количество шагов без ошибки. На протяжении дня пользователь совершает непредсказуемые для гаджета движения (например, управление авто, поглощение пищи), которые он ошибочно воспринимает как шаги. К тому же, все люди имеют свой стиль хождения, поэтому нет единого алгоритма, который учитывает особенности походки и точно отличает шаги от других движений. Обычно погрешность находится в пределах от -30 до +10%.

В смартфонах акселерометры позволяют управлять героями из видеоигр или их транспортными средствами. Также датчик помогает менять ориентацию картинки или текста. В авиации G-сенсор обеспечивает работу навигационной системы, а в промышленности он используется в качестве устройства, которое преобразует постоянное низкое напряжение в переменное.

Отличия от гироскопа

Некоторые пользователи путают гироскоп с акселерометром. Однако эти устройства имеют существенные отличия.

Гироскоп в фитнес-браслете позволяет определять угол наклона гаджета по отношению к поверхности земли. Этот датчик вместе с акселерометром позволяет получить информацию о передвижении и физической активности человека. Они помогают определить обычную ходьбу и бег от более сложных занятий, например, йога, плавание. С помощью гироскопа и акселерометра фитнес-браслет собирает статистику, а потом передает ее в приложение смартфона. Эти аппаратные компоненты позволяют не только посчитать шаги, но и пройденное расстояние, высоту или количество ступенек.

Интересно! В смартфоне гироскоп тоже позволяет управлять героями игр или интерфейсом. Также его используют в автомобильной, авиационной, космической и других видах промышленности, где требуется определить положение объекта по отношению к поверхности земли.

Как упоминалось, акселерометр в фитнес-браслете позволяет измерить ускорение гаджета, в котором он установлен. Оба датчика способны передавать данные об ускорении в соответствующую программу. Тогда она определяет свое положение по отношению к земной поверхности.

Однако акселерометр имеет преимущество над гироскопом – во время измерения ускорения девайс способен очень точно определить расстояние, на которое он перемещается в пространстве. Поэтому фитнес-браслет с G-сенсором можно применять для подсчета количества шагов.

Таким образом, акселерометр и гироскоп помогают определить положение фитнес-браслет относительно земной поверхности. Но разница между ними все-таки есть: первое устройство позволяет вычислить ускорение гаджета по отношению к земле, а второе – угол его наклона. Эти функции могут заменять друг друга или дополнять. По этой причине современные фитнес-браслеты оснащают обоими датчиками.

Однако некоторые функции акселерометра недоступны гироскопу. Первое устройство формирует сигнал, позволяющий измерить дистанцию, которую прошел владелец фитнес-браслета.

Есть ли преимущества у гаджетов с такой функцией

Акселерометр в смартфонах расширяет возможности гаджета:

  1. Позволяет автоматически менять ориентацию экрана во время поворота телефона.
  2. Разрешает управлять игровым процессом в некоторых программах за счет поворота смартфона.
  3. Мобильное устройство реагирует на жесты и выполняет определенные действия, например, при перевороте смартфона переключается песня.
  4. Определяет, а также показывает изменение положения человека в пространстве с помощью навигационных программ, к примеру, Гугл Карты.
  5. Отслеживает физическую активность, например, определяет расстояние чрез шагомер.

Однако фитнес-браслеты с акселерометром намного удобнее, чем телефон с таким же датчиком для отслеживания физической активности.

Плюсы трекера для фитнеса с G-сенсором, по сравнению с телефоном:

  1. Носить смартфон во время ходьбы или бега в руке достаточно неудобно. Кроме того, телефон нельзя брать с собой в бассейн, а многие модели фитнес-браслетов водонепроницаемые, поэтому с ними можно плавать.
  2. Заменить фитнес-браслет смартфоном возможно, но для этого нужно постоянно следить, чтобы он был подключен к интернету и другим программам. Трекер для фитнеса можно синхронизировать с телефоном и фирменным приложением 1 раз за сутки.
  3. Сохранить информацию о тренировке на телефоне можно с помощью специальных приложений. На фитнес-браслете данные автоматически сохраняются и передаются в программу, где можно просмотреть все подробности.

Как видите, устройства с акселерометром имеют массу преимуществ перед гаджетами без этих датчиков. Для отслеживания физической активности фитнес-браслет с G-сенсором подходит намного больше, чем смартфон с ним.

ТОП-10 трекеров с акселерометром

Если вы решили приобрести фитнес-браслет с акселерометром, то нужно изучить список лучших устройств в 2019 году:

  1. Garmin Vivosmart HR+. Оснащен акселерометром, высотометром и пульсометром. Он считает шаги, пройденное расстояние, потраченные калории и т.д. Фитнес-браслет работает в разных режимах, например, бег, езда на велосипеде, фитнес, плавание. Он отслеживает сон, ЧСС, минуты активности. А благодаря GPS-модулю, гаджет точно определяет координаты.
  2. Huawei Honor Band 4. Имеет G-сенсор и пульсометр. Фитнес-браслет позволяет выбирать из списка спортивных режимов наиболее подходящий, например, ходьба, бег на улице или беговой дорожке, езда на велосипеде или тренажере, плавание. Устройство автоматически следит за активностью пользователя при занятиях спортом. Кроме того, оно распознает разные стили плавания (брасс, баттерфляй и т.д.). В статистике отображается следующая информация: скорость плавания, расстояние, калории и т.д.
  3. Xiaomi Mi Band 3. Оснащен акселерометром и пульсометром. Чувствительный датчик позволяет считать шаги с минимальной погрешностью. Он правильно определяет пройденную дистанцию, количество калорий, этажи. Гаджет имеет водонепроницаемый корпус, поэтому в нем можно плавать, но специальный режим отсутствует. Кроме того, устройство хорошо понимает жесты.
  4. Garmin Vivosmart 3. Оснащен пульсометром, акселерометром, барометром, датчиком освещенности. Фитнес-браслет считает шаги, дистанцию, калории, количество повторений, определяет минуты активности, измеряет пульс, отслеживает фазы сна. Кроме того, он позволяет оценить аэробное состояние, отследить стресс в течение всего дня. Он подходит для плавания и поддерживает различные спортивные режимы.
  5. FitBit Charge 3. Имеет встроенный акселерометр, высотометр, сенсор освещенности, пульсометр. Это устройство считает минуты активности, шаги, время, потраченные калории. Фитнес-браслет позволяет определять цели, анализирует сон, определяет его качество. С ним можно плавать, а GPS выстроит маршрут пробежки.
  6. Amazfit Cor. Оснащен 3-осевым акселерометром и оптическим датчиком ЧСС. Фитнес-браслет напоминает о движении, считает шаги, дистанцию, этажи, калории, определяет время активности, измеряет пульс. С ним можно плавать.
  7. SMA B2. Имеет G-сенсор и пульсометр. Фитнес-браслет подсчитывает количество шагов, дистанцию, калории, напоминает о движении, измеряет ЧСС, кровяное давление. Позволяет выбирать режим пробежки или езды на велосипеде.
  8. Samsung Gear Fit 2Pro. Оснащен акселерометром, гироскопом, высотометром, пульсометром. Фитнес-браслет напоминает об активности, определяет количество шагов, дистанцию, калории, пульс. Благодаря GPS, устройство записывает траекторию перемещения, выстраивает беговые маршруты. Он позволяет тренироваться в разных режимах (в том числе плавания).
  9. Huawei Band 3 Pro. Имеет такой же набор датчиков, как предыдущий гаджет (кроме высотометра). Фитнес-браслет предлагает много полезных функций, например, измерение частоты сердцебиения, мониторинг сна, подсчет шагов, расстояния, количества кругов в бассейне и т.д. Автоматически определяет бег, езду на велосипеде и плавание.
  10. Huawei Talkband B5. Оснащен акселерометром и пульсометром. Фитнес-браслет обладает всеми важными базовыми опциями, например, подсчет шагов, расстояния, калорий, пульса и т.д. Кроме того, он выступает в качестве средства мобильной связи.

Вышеописанные фитнес-браслеты с акселерометром позволят сделать жизнь активнее, тренировки – более разнообразными, правильно спать, следить за состоянием здоровья.

Полезное видео

Основные выводы

Теперь вы знаете, что это такое – акселерометр в фитнес-браслете, и зачем он нужен. Этот прибор измеряет кажущееся ускорение. Определяя эту характеристику, G-сенсор помогает ПО контролировать положение гаджета по отношению к земной поверхности, а также расстояние, на которое он был перемещен. Важно понимать, что акселерометр отличается от гироскопа, хотя оба устройства могут дополнять друг друга. В фитнес-браслете датчик позволяет считать шаги, расстояние, этажи. Акселерометр дает гаджету информацию о положении в пространстве и скорости движения пользователя. Поэтому трекеры с этими датчиками дают больше возможностей человеку, чем устройства без них. Чтобы правильно выбрать фитнес-браслет с акселерометром, нужно изучить список лучших гаджетов за 2019 год.

Как работают датчики внутри фитнес-трекера

Всего пару лет назад фитнес-браслеты были в основном прославленными счетчиками шагов, которые носят на запястье. Теперь они делают все: от измерения вашего пульса на пробежке до предупреждения о том, чтобы вы не прятались от солнца. И они везде. Каждая компания, от Fitbit до Jawbone и Microsoft, сейчас выпускает довольно продвинутые устройства для ношения на запястьях — все с обещанием улучшения здоровья.

Но что вообще в этих штуках?

Несмотря на то, что фитнес-браслеты довольно просты по сравнению с полноценными умными часами, растущее количество датчиков, установленных внутри, превратило их в сложные лаборатории на вашем запястье.Например, Microsoft’s Band рекламирует 10 различных датчиков в крошечной упаковке. С ожиданиями выше, чем когда-либо, группы становятся очень техничными и сложными для соревнований.

Это датчики внутри, благодаря которым это происходит.

Акселерометры

Самый распространенный и базовый трекер — акселерометр. Его можно использовать для разных целей, но обычно его используют для подсчета шагов. Измеряя ориентацию и силу ускорения, они могут определить, находится ли устройство в горизонтальном или вертикальном положении и движется оно или нет.

Не все акселерометры одинаковы. Вы найдете как цифровые, так и аналоговые, разную чувствительность и разное количество осей. Самые простые из них будут иметь только две оси, в то время как трехосные датчики могут измерять свое положение в трех измерениях. На данный момент большинство фитнес-трекеров используют довольно продвинутые акселерометры для повышения точности.

GPS

GPS — это технология, которой уже несколько десятилетий, но ее появление в фитнес-браслетах относительно ново, потому что чипы становятся все более эффективными — никому не нужен огромный браслет на запястье для размещения гигантской батареи.

GPS по-прежнему довольно энергоемкий по сравнению с другими датчиками.

Глобальная система определения местоположения a включает сеть из 29 спутников, вращающихся вокруг Земли — в любом месте человек должен находиться в пределах досягаемости четырех спутников, необходимых для определения точного местоположения.

Приемник GPS принимает высокочастотный радиосигнал малой мощности от спутников. Время, необходимое для того, чтобы сигнал достиг вашего запястья, можно преобразовать в ваше расстояние от спутника, которое может быть преобразовано в точные координаты с данными с достаточного количества спутников.Микросхемы GPS продолжают лучше справляться с использованием батареи, но GPS по-прежнему довольно энергоемкий по сравнению с другими датчиками.

В отличие от простого подсчета шагов, GPS позволяет бегунам, пешеходам и велосипедистам легко отображать свои упражнения и анализировать местность, на которой они проходили.

Оптический пульсометр

В отличие от ЭКГ, который врач может использовать для измерения частоты пульса, оптический датчик частоты пульса измеряет частоту пульса с помощью света. Светодиод светит сквозь кожу, а оптический датчик исследует отраженный свет.Поскольку кровь поглощает больше света, колебания уровня освещенности можно преобразовать в частоту сердечных сокращений — процесс, называемый фотоплетизмографией.

В настоящее время использование оптического пульсометра на запястье не так точно, как на кончике пальца или на груди. Носимые на груди модели более точно имитируют аппарат ЭКГ.

Разборка Basis B1 (Изображение: iFixit)

Фотоплетизмография также имеет множество нюансов, поэтому от бренда к бренду будет больше вариантов. Например, каждая полоса должна компенсировать оттенок кожи.Несмотря на некоторую возвышенность со стороны производителей, точность результатов может существенно различаться. Они не предназначены для профессиональных спортсменов, их больше используют для общего контроля сердечного ритма, особенно тех, которые носят на запястье.

Датчик кожно-гальванической реакции

Датчики гальванической реакции кожи измеряют электрическую связь кожи. Когда внутренние или внешние силы вызывают возбуждение любого рода, кожа становится лучшим проводником электричества. По сути, когда вы начнете потеть, будь то упражнения или что-то еще, группа сможет это отслеживать.

Светодиод светит сквозь кожу, а оптический датчик исследует отраженный свет.

Обнаружение, когда кто-то потеет, дает программе больше информации о том, что делает пользователь, что позволяет лучше отслеживать состояние здоровья. Возможность соотносить уровень активности с источником, отличным от силы тяжести от акселерометра, позволяет этим программам брать на себя роль инструкторов — рекомендовать конкретные упражнения и уровни нагрузки.

Термометры

Даже простой термометр может предоставить ценную информацию по температуре вашей кожи.Повышение температуры кожи может указывать на фитнес-браслет, что вы занимаетесь физическими упражнениями или, если ваш пульс не увеличивается соответствующим образом, то, возможно, вы заболели.

Датчики внешней освещенности

Датчики внешней освещенности повсюду вокруг нас. Например, вашему телефону приказывают затемнять экран ночью и делать его ярче на солнце. Фитнес-трекер использует его для тех же целей и для определения времени суток.

Разборка Samsung Gear Fit (Изображение: iFixit)

Датчик внешней освещенности сужает световой спектр, поэтому обнаруживаются только те формы света, которые видны человеческому глазу.Этот свет преобразуется в цифровой сигнал и подается на процессор внутри диапазона.

УФ-датчики

А как насчет других форм света? Вместо того, чтобы сообщать фитнес-браслету, насколько ярко вокруг вас, УФ-датчики сообщают ему, когда вы можете поглощать вредное УФ-излучение — обычно от солнца. Программное обеспечение сравнивает эти данные со значениями, признанными учеными как вредные, и согревает вас, чтобы спрятаться от солнца, если вы можете обжечься.

Датчики биоимпеданса

В новом браслете

Jawbone UP3 используется один датчик биологического сопротивления, который покрывает три основных параметра: частоту сердечных сокращений, частоту дыхания и кожно-гальваническую реакцию.Согласно сообщению в собственном блоге компании, в котором объясняется эта технология: «Датчик измеряет очень крошечные изменения импеданса в вашем теле. Что касается частоты сердечных сокращений, мы измеряем изменения импеданса, вызванные объемом крови, которая течет в локтевой и лучевой артериях ».

Тот же датчик, который носится на запястье, также сможет определять дыхание и гидратацию, анализируя такие показатели, как содержание кислорода в крови. Он делает это с помощью четырех электродов, которые передают друг другу небольшую часть электрической энергии, а затем измеряет результаты.

Заключение

Эти датчики могут предоставить фитнес-браслету огромное количество данных о вашей частоте сердечных сокращений, температуре тела и даже высоте подъема, но они ничего не стоят без программного обеспечения, которое могло бы превратить их в полезные советы. Все эти датчики, работающие вместе, действительно дают четкое представление о вашем здоровье сегодня и о том, что вы можете сделать, чтобы улучшить его завтра.

Рекомендации редакции

Мы объясняем, как ваш фитнес-трекер измеряет ваши ежедневные шаги

Он спокойно сидит на вашем запястье: подсчитывает ваши шаги, отслеживает ваш сон, контролирует ваше сердце и вычисляет разницу между легкой пробежкой и сумасшедшим спринтом.Но как именно ваш фитнес-трекер показывает всю статистику, которая отображается в сопутствующем приложении?

Итак, приобрели ли вы новый Fitbit или, может быть, что-то вроде Garmin Vivosmart 3, мы разобрались с технологиями и поговорили с некоторыми компаниями, пытающимися разобраться в данных.

Прочтите это: Лучшие водонепроницаемые фитнес-трекеры

Прочтите, чтобы заглянуть за занавеску и узнать, почему отслеживание фитнеса еще не является точной наукой.

Начнем с датчиков

Проще говоря, фитнес-трекеры измеряют движение: большинство современных носимых устройств оснащены 3-осевым акселерометром для отслеживания движения во всех направлениях, а некоторые также оснащены гироскопом для измерения ориентации и вращения.

Затем собранные данные преобразуются в шаги и активность, а затем в калории и качество сна, хотя на этом пути возникают некоторые догадки.

Обновлено : Обзор Samsung Gear Fit2

Затем есть высотомер, который может измерить вашу высоту, удобный для определения высоты горы, на которую вы поднялись, или количества лестничных пролетов, которые вам удалось преодолеть вверх и вниз в течение дня.Вся эта информация собирается и обрабатывается для создания общего показания, и чем больше датчиков у вашего трекера, тем точнее его данные.

Эти датчики измеряют ускорение, частоту, продолжительность, интенсивность и характер вашего движения — вместе взятые, это хороший набор данных, который может помочь трекеру работать, если вы идете по дороге или просто машете знакомому. . Изучите список характеристик конкретного трекера, чтобы узнать, какие датчики используются для сбора данных о вас.

Углубляясь в подробности

В то время как будущее Jawbone витает в воздухе, его опытный UP3 по-прежнему остается одним из самых насыщенных сенсорами трекеров, в котором есть датчики температуры и датчик биоимпеданса наряду со знакомым нам акселерометром. уже упоминалось. Датчики биоимпеданса проверяют сопротивление вашей кожи крошечному электрическому току, а четыре электрода на внутренней стороне фитнес-трекера UP3 хорошо видны.

Другие носимые устройства, такие как Fitbit Charge 2, используют оптические датчики, чтобы направить свет на вашу кожу и измерить ваш пульс через него: свет освещает ваши капилляры, затем датчик измеряет скорость, с которой перекачивается ваша кровь (и таким образом, ваш пульс).Эти оптические датчики менее эффективны, чем биоимпеданс, для измерения вашего общего состояния здоровья, но могут быть более полезными, если вы хотите проверять частоту сердечных сокращений во время тренировки или тренировки.

То же самое и с отслеживанием сна: с помощью процесса, называемого актиграфией, ваш трекер переводит движения запястья в модели сна, насколько это возможно, и, как и в случае с шагами, здесь требуются некоторые догадки и оценки. Это полезный справочник, но он не такой точный, как полисомнография — это то, что эксперты используют для измерения сна в лаборатории, и он отслеживает активность мозга, а не то, сколько вы ворочаетесь.

Добавьте алгоритмы

Как вы, возможно, уже знаете, сложно заставить два фитнес-трекера согласовать, сколько активности вы сделали за день или каков ваш пульс на самом деле. Это потому, что датчики внутри каждого устройства не идеальны для измерения того, что вы делаете — все они используют немного разные алгоритмы для преобразования необработанных данных в фактическую статистику.

Прочтите это : Как Fitbit надеется избавиться от апноэ во сне

Например, ваш трекер может игнорировать небольшое движение запястья и не включать его в качестве шага.Но насколько маленькое слишком маленькое? Разные устройства будут иметь разные пороги и, следовательно, возвращать разные показания. Все, от неровной дороги на машине до плюшевого ковра, может снизить точность вашего фитнес-трекера.

Когда дело доходит до калорий, приложению требуется больше, чем просто счетчик шагов, чтобы произвести расчет: именно поэтому вас часто спрашивают также о вашем возрасте, поле, росте и весе. Алгоритмы, используемые каждым производителем, не являются общедоступными, поскольку каждый из них любит держать в секрете «секретный соус», который они используют для получения наилучших и наиболее точных результатов, но чем больше датчиков и точек данных используется, тем точнее результаты скорее всего будут.

Чтобы точно определить, сколько калорий вы сжигаете, например, трекер должен добавить в алгоритм данные о вашей частоте сердечных сокращений и о том, сколько вы потеете, а также о том, сколько шагов вы делаете.

Одна из самых известных платформ отслеживания — это MotionX, которую вы можете найти в приложениях для бега Nike, новейших швейцарских умных часах и многих других устройствах. Филипп Кан, соучредитель и генеральный директор компании FullPower, разработчика MotionX, объяснил нам, как процедура «обработки сигналов» внутри фитнес-трекера очищает собранные необработанные данные.

«Подумайте о том, чтобы быть на концерте. Вы только что плохо записали концерт на магнитофон отличного выступления, сидя в зале. Вместе с музыкой магнитофон улавливает все виды шумов вокруг вас: ваши постукивание ногами, болтовня, взаимодействие … если вы хотите превратить эту плохую запись в качественную запись музыки, вам придется устранить как можно больше этих нежелательных звуков ».

И качество этого процесса очистки варьируется от трекера к трекеру, говорит Кан.Применяемые методологии варьируются от простых до сложных, но MotionX идет ва-банк: Fullpower использует более 100 инженеров-специалистов для настройки точности и эффективности своего программного обеспечения, а компания инвестировала более 50 миллионов долларов в разработку следующего поколения. алгоритмы — это большой бизнес.

Для этого есть приложение.

Приложения являются последним звеном в цепочке, представляя ваши данные в удобном для пользователя формате после того, как они прошли через различные алгоритмы и соответствующим образом уточнены.Вы заметите, что большинство приложений для отслеживания фитнеса также имеют возможность добавлять данные и выполнять упражнения вручную — у нас еще нет устройства отслеживания или набора датчиков, на которые вы могли бы полностью положиться.

Благодаря Apple Health, Google Fit и множеству датчиков внутри наших телефонов, разработка приложений стала проще, чем когда-либо, особенно с появлением чипов Apple M7 и M8: данные практически готовы к использованию, и разработчики должны это делать. что-то особенное с этим. Human — одно из сторонних приложений, использующих эту информацию, и генеральный директор Human Пол Вейген объяснил нам, как данные передаются по конвейеру с устройства в приложение:

«Большая часть того, что вы видите в App Store прямо сейчас, — это просто шагомеры. «И подсчитывать шаги на iPhone очень просто», — говорит он, благодаря чипам M7 и M8 в новейших мобильных телефонах.«Все это встроено, и Apple просто предлагает вам показания — вы можете получить их с помощью пяти строк кода. Но построение осмысленной временной шкалы на основе этих измерений — это совсем другая игра».

«Каждые несколько секунд вы получаете измерения … в целом ходьба и бег довольно точны, но все остальное очень беспорядочно. Если вы хотите построить временную шкалу поверх этого, вам действительно нужно выполнить некоторую пост-обработку. наверх [данных] Мы построили собственное отслеживание на основе акселерометра в iPhone.»

Таким образом, два приложения не обязательно будут сообщать одну и ту же статистику, даже если они используют одни и те же необработанные данные. В следующий раз, когда вы захотите купить носимое устройство слежения, обратите пристальное внимание на интегрированное программное обеспечение и совместимость. приложения, а также датчики и алгоритмы, встроенные в само устройство. Все они играют роль в количестве шагов, которые вспыхивают на экране вашего смартфона в конце дня.



16 датчиков, которые присутствуют внутри фитнес-браслетов и умные часы, которые вам необходимо знать

Фитнес-трекеры и умные часы постепенно становятся важными устройствами для образа жизни, которые помогают отслеживать, насколько вы активны, а также определять основные параметры здоровья.Но чтобы помочь вам измерить уровень активности и здоровье сердца, в этих крошечных устройствах, которые вы носите на запястье, есть много технологий. Любой типичный фитнес-браслет или умные часы содержат около 16 датчиков. У некоторых может быть больше, а у некоторых меньше, в зависимости от цены. Эти датчики вместе с другими аппаратными компонентами, такими как аккумулятор, микрофон, дисплей, динамики и т. Д., И мощное высококлассное программное обеспечение делают фитнес-трекер или умные часы. Вот все датчики внутри носимого устройства, о которых вы должны знать.
Датчик внешней освещенности для регулировки яркости дисплея
Большинство фитнес-трекеров и умных часов оснащены датчиком внешней освещенности.Его основная задача — настроить яркость дисплея в соответствии с окружающим освещением. Это также помогает сэкономить заряд батареи.
3-осевой акселерометр обнаруживает движение и отслеживает направление
3-осевой акселерометр — самый распространенный датчик, который вы найдете внутри носимого устройства. Этот датчик может отслеживать движения вперед и назад, ощущать силу тяжести и определять ориентацию тела, положение, а также скорость изменения скорости.
Высотомер определяет, сколько вы поднимаетесь.
Высотомер просто определяет изменение высоты.Он помогает определить, поднимаетесь ли вы по лестнице или спускаетесь по склону, и, соответственно, помогает измерить количество калорий.
Оптический датчик частоты сердечных сокращений определяет удары сердца в минуту
Практически каждый фитнес-трекер оснащен оптическим датчиком частоты сердечных сокращений. Его работа — рассчитать ваше сердцебиение в минуту. Датчик использует свет для проверки скорости кровотока на запястье. Когда сердце бьется, кровь быстро движется внутри артерии, поэтому меньше света отражается обратно на датчик и определяется как биение сердца.
Монитор SpO2 для измерения уровня кислорода в крови
Цвет крови проверяется датчиком, чтобы определить уровень кислорода в ней. Как объясняет Fitbit, «деоксигенированная кровь, которая возвращается в легкие через вены, имеет немного более темный красный цвет, чем полностью насыщенная кислородом кровь в артериях. Датчики измеряют относительное отражение красного и инфракрасного света от вашей крови через ваше запястье, и, видя, как оно изменяется при биении вашего сердца, устройство оценивает ваше значение SpO2.”
Датчик биоимпеданса для измерения частоты дыхания, сна и т. Д.
Датчик биоимпеданса измеряет сопротивление кожи небольшому количеству электричества. Электроды зарядного устройства в фитнес-трекере подают очень небольшой ток для измерения сна, частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, уровня воды и т. Д.
Датчик приближения экономит заряд батареи и выводит дисплей из спящего режима при необходимости.
Датчик приближения просто сообщает устройству, что вы находитесь рядом с устройством и хотите его использовать.Если вы не носите фитнес-трекер, этот датчик позволяет устройству переходить в спящий режим и экономить заряд батареи, когда он не используется. В основном он используется для включения или выключения экрана дисплея.
Компас помогает определять направление и Карты
Компас помогает приложениям «Карты» работать на умных часах, а также дает устройству ощущение направления.
Датчик ЭКГ
Датчик ЭКГ — это новое дополнение к носимым устройствам. Теперь задача этого датчика — обнаруживать мельчайшие электрические импульсы, которые ваше сердце посылает с каждым ударом.Этот датчик улавливает этот минутный сердечный сигнал через электроды носимого устройства.
GPS
GPS просто помогает определить, сколько вы бегаете, местоположение устройства и отслеживать вашу активность. Это также помогает в управлении приложениями карты.
Гироскоп
Технически гироскопы измеряют угловую скорость, которая используется для обнаружения движения, и точно отслеживают их, когда вы находитесь в пути. Например, данные гироскопов вместе с другими датчиками могут определить, действительно ли вы бегаете или просто бегаете трусцой в одном месте.Кроме того, он помогает исключить движение из-за резкого сотрясения запястья и принять его за интенсивный бег.
Датчики жестов обнаруживают движение запястья
Датчики жестов могут указывать умным часам выполнение определенных действий при определенном движении руки. Например, если дважды щелкнуть запястьем, вызов будет отключен или когда рука будет двигаться по кругу, запустится секундомер. Обнаружение этих предварительно загруженных движений — это работа датчиков жестов.
УФ-датчик измеряет воздействие вредного солнечного света
Некоторые умные часы также позволяют определить, вреден ли солнечный свет на открытом воздухе.Это обнаруживается УФ-датчиком, который определяет УФ-излучение, когда вы выходите на улицу.
Магнитометр
Магнитометр работает вместе с GPS и компасом для определения точных координат вашего местоположения.
Датчик электродермальной активности
Электродермальная активность или датчик EDA — это новое дополнение к носимым устройствам. Он измеряет стресс вместе с датчиком частоты сердечных сокращений, ЭКГ и датчиком температуры кожи. Он обнаруживает небольшие электрические изменения в уровне потоотделения вашей кожи и помогает вам справляться со стрессом.
Датчик температуры кожи
Датчик температуры кожи обнаруживает незначительные изменения температуры, чтобы понять, заболеете ли вы, как лихорадка, или обнаружите начало менструальной фазы.

Как работают фитнес-трекеры? Ответы на ваши вопросы

Главная »Бренд» Fitbit »Как работают фитнес-трекеры? Ответы на ваши вопросы

Ваш фитнес-трекер находится на вашем запястье каждый день, собирая данные и передавая их вам.Он сообщает вам о вашем темпе, шагах, длине шага и частоте пульса. Он отображает ваш маршрут. Модели более высокого уровня рассчитывают ваше время контакта с землей, ваши вертикальные колебания, ваш VO2 Max и насколько эффективны ваши тренировки. Если оно у вас уже есть, вы, вероятно, воспринимаете свое маленькое техническое чудо как должное. Если вы задумывались о том, чтобы купить фитнес-трекер, возможно, вас интересуют все сложные детали. Как именно они работают? Если да, то эта статья для вас.

Мы расскажем, что делают фитнес-трекеры, как они используют датчики и алгоритмы для отслеживания показателей и насколько они точны.Мы ответим на некоторые другие вопросы о фитнес-трекерах, которые могут у вас возникнуть.

К концу вы будете точно знать, как они работают и как получать данные о здоровье, которые так важны для достижения ваших целей и ведения здорового образа жизни.

Для чего нужны фитнес-трекеры?

Хотя фитнес-трекеры могут делать самые разные вещи, связанные со здоровьем и упражнениями, большинство людей интересуются фитнес-трекерами, потому что они считают шаги. Чтобы получить магическое число 10 000, вам нужно устройство, которое будет считать за вас.

Но они могут гораздо больше, чем считать шаги. Фитнес-трекеры также могут отслеживать ваш сон, сообщать частоту сердечных сокращений, сообщать, сколько калорий вы сожгли, записывать, сколько миль вы прошли, отслеживать свой цикл (если вы женщина). Этот список можно продолжить.

По сути, фитнес-трекер способен на все, что может помочь вам в достижении ваших целей в области здоровья и фитнеса. Вы даже можете добавить еду, которую вы съели, и стаканы воды, чтобы улучшить свое самочувствие.

Когда были изобретены фитнес-трекеры?

Фитнес-трекеры

были впервые изобретены в 1965 году доктором Йоширо Хатано, который пытался выяснить, как бороться с ожирением. Он придумал 10 000 шагов, чтобы уравновесить калории, потребляемые с калориями, сожженными во время упражнений.

С тех пор они становятся все более популярными. В 1980-х годах в часы Polar начали добавлять кардиомониторы. В настоящее время вы можете синхронизировать фитнес-трекеры со своим телефоном, и вся информация всегда будет у вас под рукой.В 2019 году было продано более 120 миллионов фитнес-трекеров.

Какие датчики есть в фитнес-трекерах?

Для сбора информации в фитнес-трекеры встроены различные датчики, которые зависят от продукта. Это наиболее распространенные.

Акселерометр

Технически ускорение означает изменение скорости или направления. Именно это и делает акселерометр: измеряет движение на основе изменений скорости и направления. Акселерометр будет измерять любое направление вашего движения, поэтому большинство ваших шагов будет записано этим датчиком.Обычно в фитнес-трекерах используется 3-осевой акселерометр.

Гироскоп

Гироскоп используется для измерения вращения и ориентации. Когда используется 3-осевой гироскоп, это означает, что фитнес-трекер может перемещаться на 6 градусов. Это полезно при учете более сложных движений во время тренировки.

Высотомер

Высотомер измеряет высоту, как следует из названия. Вы можете подумать, что это немного странно иметь фитнес-трекер, если вы не собираетесь заниматься альпинизмом, но полезно учитывать подъем по лестнице или те подъемы, над которыми вы так много работаете.

Оптический монитор сердечного ритма

Этот датчик измеряет ваш пульс, освещая вашу кожу светом. Зная скорость перекачивания крови, он может измерить вашу частоту сердечных сокращений. Чем быстрее он накачивается (т. Е. Чем учащается ваш пульс), тем выше частота пульса.

GPS

GPS — это глобальная система позиционирования, и этот датчик измеряет расстояние на основе спутников GPS. Это делается путем триангуляции и получения сигналов как минимум от трех спутников GPS.Как мы знаем из использования GPS в наших автомобилях, он отлично подходит для направления и отслеживания того, куда мы пошли относительно других мест.

Другие датчики

Другие датчики, которые могут быть у фитнес-трекеров, включают датчик температуры, который может помочь вашему трекеру оценить, насколько сложной была тренировка в зависимости от того, насколько сильно нагревается ваше тело, или датчик биоимпеданса, который может собирать данные о частоте пульса.

Как фитнес-трекеры используют эти датчики?

Необработанные данные, которые вы получаете от этих датчиков, часто являются данными, которые вам, возможно, нужно знать.Однако ваше устройство преобразует данные в полезную информацию. Вот несколько примеров:

Как фитнес-трекеры измеряют шаги?

Фитнес-трекер вводит информацию, полученную от акселератора и гироскопа. Персонализированный алгоритм определяет, что вы делаете: от остановки до быстрой ходьбы и быстрого бега.

Обычно устройство сообщает не только, сколько шагов вы сделали, но и с какой скоростью. Пара дополнительных вычислений даст вам темп и количество калорий.

Как фитнес-трекеры отслеживают сон?

Во-первых, вам, вероятно, придется перевести фитнес-трекер в спящий режим, чтобы ваше устройство знало, что вы спите. Затем он сможет использовать акселерометр (и гироскоп) для записи движений, которые вы делаете во время сна.

Затем устройство будет использовать запрограммированные алгоритмы, чтобы попытаться понять информацию, записанную датчиками. Принимая во внимание частоту сердечных сокращений и движение, он будет описывать, насколько хорошо вы спали.Легкий сон, глубокий сон и бодрствование имеют свои характерные черты. Ваш фитнес-трекер может показать вам все, когда вы проснетесь.

Как фитнес-трекеры измеряют калории?

Это, вероятно, наименее точный компонент фитнес-трекера, потому что количество сжигаемых калорий зависит от конкретного человека. Обычно, когда вы получаете новый фитнес-трекер, вам нужно ввести такую ​​информацию, как пол, рост, вес, возраст и некоторые другие вопросы, связанные с образом жизни.

На основе этой информации трекер использует алгоритмы, чтобы определить, сколько калорий вы сжигаете в состоянии покоя, а также сколько вы сжигаете во время упражнений.Проблема в том, что, как показал один метаанализ, он менее точен для менее интенсивных занятий, таких как ходьба.

Как фитнес-трекеры подсчитывают количество пройденных этажей?

Если в вашем фитнес-трекере есть альтиметр, он определит, когда вы поднимаетесь на высоту. Когда вы поднимаетесь примерно на 10 футов за один раз, фитнес-трекер обычно регистрирует, что вы поднялись на один этаж.

Однако настоящий высотомер фактически измеряет изменения барометрического давления. Некоторые используют данные GPS и карты, но у обоих методов есть свои ограничения.Например, если вы пользуетесь лестницей, он не зарегистрирует, что вы поднялись по лестнице. При этом, если вы выйдете на улицу, когда атмосферное давление меняется (например, во время шторма), это может означать, что вы поднялись по лестнице, хотя на самом деле этого не произошло. В некоторых случаях данные о высоте на основе GPS не учитывают такие вещи, как мосты через ущелья рек, и вместо этого отслеживают землю (или даже русла рек).

Насколько точны фитнес-трекеры?

Это значение может сильно различаться в зависимости от типа фитнес-трекера, который вы приобретаете, и от того, насколько индивидуально вы можете его сделать.Как минимум, фитнес-трекер даст вам хорошее представление о том, сколько шагов вы делаете, на сколько этажей поднялись и т. Д.

Самый простой способ определить точность вашего фитнес-трекера — это сравнить его с известной информацией (например, расстояние от вашего дома до мили) или самостоятельно подсчитать калории. Вы можете сравнить и увидеть, насколько это соответствует.

Подсчет шагов

Подсчет шагов — один из наиболее точных компонентов фитнес-трекера.Это особенно актуально, если вы носите телефон в заднем кармане или носите трекер на бедре.

В противном случае, если он находится на вашем запястье, правильное движение запястья может быть классифицировано как шаг. Это верно даже в том случае, если он находится на вашем недоминантном запястье. Я сам экспериментировал с точностью фитнес-трекеров, и иногда такие вещи, как отжимания, классифицируются как шаги.

Измерение калорий

Как мы намекали выше, количество сожженных калорий сильно различается от человека к человеку.Ваш трекер должен знать точную информацию о вас, чтобы получать наиболее точные данные о возможных сжигаемых калориях.

Если у вас есть фитнес-трекер, который также использует частоту пульса и пот для определения количества сожженных калорий, ваш фитнес-трекер, скорее всего, даст вам более точное измерение калорий.

Измерение сна

Информация о сне может дать вам широкий обзор. Хотя, вероятно, это не будет невероятно полезным. Может быть интересно узнать, сколько времени вы провели в определенном цикле сна.И это, безусловно, может указывать на проблемы со сном. Но вы, вероятно, не хотите слишком полагаться на эту информацию.

Ваше устройство отображает состояние сна, когда вы спите. Например, он может сказать вам, сколько вы двигаетесь, и узнать, спали вы или бодрствовали. Это может быть полезная информация.

Вопросы для фитнес-трекера

Теперь, когда у вас есть широкий обзор фитнес-трекеров, вы, возможно, задаетесь вопросом о наворотах.Мы ответим на эти вопросы здесь.

Водонепроницаемы ли фитнес-трекеры?

Некоторые фитнес-трекеры водонепроницаемы, но это определенно не для каждой модели. Если вам нужна гидроизоляция, проверьте еще раз, что ваш — один из таких. Например, если вы хотите поплавать, некоторые фитнес-трекеры способны выдерживать давление воды.

При этом многие фитнес-трекеры водонепроницаемы, а это значит, что вам не нужно беспокоиться, если вы попадете под дождь с включенным фитнес-трекером.Это просто не годится для плавания.

Могут ли фитнес-трекеры воспроизводить музыку?

Некоторые фитнес-трекеры могут воспроизводить и хранить музыку. В зависимости от того, какой фитнес-трекер у вас есть, вам может понадобиться ваш телефон поблизости, чтобы слушать ваши сигналы. Поэтому вам нужно будет изучить конкретные фитнес-трекеры, чтобы определить, какой из них лучше всего подходит для вас.

Следует иметь в виду, что вам необходимо приобрести наушники Bluetooth, чтобы иметь возможность слушать музыку.Если у вас есть встроенное хранилище, вы сможете сохранить на трекере более 500 песен. Если это только Bluetooth, вы будете транслировать музыку.

Стоит ли покупать фитнес-трекер с GPS?

Если вы хотите убедиться, что ваш фитнес-трекер является наиболее точным с точки зрения отслеживания расстояния, приобретите фитнес-трекер с GPS. Хотя он менее точен в пасмурные дни или под деревьями, обычно он дает очень точную информацию о расстоянии.

Если вы планируете использовать фитнес-трекер в качестве серьезного бегуна, вам понадобится GPS.Вот почему я заменил свой Fitbit Charge часами с GPS. Я хотел точно знать, как далеко я забежал.

Последние мысли

Фитнес-трекеры

— отличный инструмент для достижения ваших целей в фитнесе. Они побуждают вас выходить на улицу и заниматься спортом. Они могут даже напомнить вам двигаться, если вы слишком долго сидите. А предоставленные данные могут дать вам представление о вашем фитнес-путешествии.

Хотя они отлично подходят для широкого обзора вашего здоровья, могут быть некоторые измерения, которые вам не следует принимать за факт.Сожженные калории, качество сна и другие показатели следует воспринимать с недоверием. Даже пройденное расстояние может меняться изо дня в день.

При этом, поскольку фитнес-трекеры становятся все более сложными и предоставляют вам больше информации, они становятся все более и более персонализированными, предоставляя вам информацию, которую вы действительно можете использовать.

Чтобы добиться успеха в выполнении упражнений, нужно следить за прогрессом, и ваш фитнес-трекер будет сообщать вам об этом каждый божий день.Вот вам 10 000 шагов каждый день!

Как работают фитнес-трекеры?

На днях мы прогуливались по джунглям Вондрополиса, когда мы услышали интересный разговор между обезьяной и слоном:

Обезьяна: Привет, Элли! Что это у тебя на сундуке?

Слон: А это? Это фитнес-трекер. Я пытаюсь похудеть.

Обезьяна: Но вы же самое большое животное в джунглях!

Слон: Но мне не обязательно быть!

Мы были впечатлены взглядом Элли на жизнь.Мы не уверены, действительно ли фитнес-трекеры завоевывают популярность в мире животных, но мы знаем, что в наши дни они очень популярны среди людей.

Сегодня носимые фитнес-трекеры бывают самых разных форм и размеров. Благодаря технологии Bluetooth они могут связываться с вашим смартфоном, чтобы мгновенно получать информацию о различных параметрах во время тренировки, включая количество шагов, которые вы делаете, и вашу частоту сердечных сокращений.

Шагомеры, отслеживающие ваши шаги, существуют уже много лет.Однако современные фитнес-трекеры используют преимущества новейших технологий и сложных алгоритмов для отслеживания и оценки широкого спектра показателей фитнеса, в том числе количества калорий, которые вы сжигаете во время тренировки.

Большинство современных фитнес-трекеров используют трехосный акселерометр в качестве основного датчика. Эта передовая технология измеряет ускорение на основе начала движения, конца движения и интенсивности.

Фитнес-трекеры собирают данные, которые затем могут обрабатываться внутренним компьютерным чипом и / или приложением для смартфона.Данные обрабатываются с помощью запатентованных алгоритмов, которые преобразуют данные в полезную статистику, такую ​​как количество пройденных шагов и миль.

В зависимости от того, какой у вас фитнес-трекер, он может иметь дополнительные датчики. Например, высотомер может измерять высоту, чтобы отслеживать количество лестничных пролетов, по которым вы поднимаетесь. Оптические датчики могут измерять ваш пульс, направляя свет на вашу кожу. Датчики могут даже измерять движения запястья во время сна, чтобы вы знали, хорошо ли вы спите.

К сожалению, датчики фитнес-трекеров не идеальны. Собранные данные могут сильно различаться на разных устройствах. На них также влияют особые движения рук, жесты и непреднамеренные движения.

Даже если фитнес-трекеры не идеальны, они все равно помогут вам больше тренироваться и похудеть, верно? Что ж … недавние научные исследования поставили под сомнение эффективность фитнес-трекеров.

Например, в одном недавнем исследовании была измерена потеря веса в группе, половина из которых сообщила о своей диете и физических упражнениях, а половина использовала фитнес-трекеры.По завершении исследования группа с фитнес-трекерами похудела меньше.

Ученые, проводившие исследование, предположили, что фитнес-трекеры могут переоценивать фактическую физическую активность, заставляя людей думать, что они тренировались больше, чем есть, и поэтому могут есть больше. Другие предположили, что невыполнение ежедневных целей отслеживания физической формы может отпугнуть некоторых людей, заставляя их меньше тренироваться и больше есть.

Это и аналогичные исследования побудили некоторых экспертов предположить, что фитнес-трекеры могут не работать одинаково для всех людей, когда дело доходит до похудания и большего количества физических упражнений.Они могут отлично подойти некоторым людям, которые уже заинтересованы в физических упражнениях. Для других они могут не иметь большого значения с точки зрения внесения значимых изменений в образ жизни.

Анализ потребительских носимых наручных устройств

Аннотация

Предпосылки

Ежегодно на потребительский рынок поступают новые фитнес-трекеры и умные часы. Эти устройства оснащены различными датчиками, алгоритмами и сопутствующими мобильными приложениями. Благодаря последним достижениям в технологии мобильных датчиков, данные о физической активности, собранные в частном порядке, можно использовать в качестве дополнения к существующим методам сбора данных о состоянии здоровья в научных исследованиях.Кроме того, данные, собранные с этих устройств, могут найти применение в диагностике и лечении пациентов. В связи с увеличением числа различных брендов возникает необходимость в обзоре поддержки датчиков устройств, а также возможности применения устройств в исследовательских проектах.

Цель

Целью этого исследования было изучить доступность носимых на запястье устройств для фитнеса и проанализировать доступность соответствующих фитнес-датчиков с 2011 по 2017 год. Кроме того, исследование было разработано для оценки использования бренда в исследовательских проектах, сравнения распространенных брендов с точки зрения доступа разработчиков к собранным данным о состоянии здоровья и функций, которые следует учитывать при принятии решения, какой бренд использовать в будущих исследованиях.

Методы

Мы провели поиск устройств и торговых марок в шести базах данных носимых устройств. Для каждого бренда мы определили дополнительные устройства на официальных сайтах брендов. Поиск ограничивался носимыми на запястье фитнес-носителями с акселерометрами, для которых мы указали марку, год выпуска и поддерживаемые датчики, необходимые для отслеживания фитнеса. Кроме того, мы провели онлайн-поиск с помощью системы анализа и поиска медицинской литературы (MEDLINE) и ClinicalTrials, чтобы определить использование бренда в исследовательских проектах.Наконец, мы исследовали доступность для разработчиков данных о состоянии здоровья, собранных определенными брендами.

Результаты

Мы идентифицировали 423 уникальных устройства 132 различных брендов. 47% брендов выпустили только одно устройство. Пик внедрения новых брендов пришелся на 2014 год, а наибольшее количество новых устройств было представлено в 2015 году. Поддержка датчиков увеличивалась с каждым годом, и, помимо акселерометра, наиболее распространенным датчиком был фотоплетизмограф для оценки частоты сердечных сокращений.Из доступных в настоящее время брендов пять наиболее часто используемых в исследовательских проектах — это Fitbit, Garmin, Misfit, Apple и Polar. Fitbit используется в вдвое большем количестве валидационных исследований, чем любые другие бренды, и регистрируется в исследованиях ClinicalTrials в 10 раз чаще, чем другие бренды.

Выводы

Внешний вид носимых устройств постоянно меняется. Каждый год выпускаются новые устройства и бренды, обещая улучшенные измерения и удобство использования. В то же время другие бренды исчезают с потребительского рынка по разным причинам.Улучшение качества устройств открывает новые возможности для исследований. Однако лишь несколько хорошо зарекомендовавших себя брендов часто используются в исследовательских проектах, и еще меньше из них проходят тщательную проверку.

Ключевые слова: двигательная активность, физическая активность, фитнес-трекеры, частота сердечных сокращений, фотоплетизмография

Введение

Общие сведения

Всемирная организация здравоохранения рекомендует 150 минут физической активности средней интенсивности (PA) каждую неделю для взрослых и 60 минут для дети и подростки [1].Однако 25% взрослых и более 80% подростков не достигают рекомендуемых целевых показателей ПА [1]. Результаты исследования Тромсё, самого продолжительного исследования населения в Норвегии, показывают, что только 30,4% женщин и 22,0% мужчин достигают рекомендованной цели [2].

Низкая PA в настоящее время является четвертым по значимости фактором риска смертности во всем мире [3]. Несмотря на то, что существует ограниченное количество доказательств того, что использование носимых фитнес-трекеров улучшит здоровье [4,5], эти устройства по-прежнему популярны, и новые устройства для фитнеса регулярно появляются на потребительском рынке.В 2016 году поставщики отгрузили 102 миллиона устройств по всему миру по сравнению с 82 миллионами в 2015 году [6]. Пятьдесят семь процентов этих устройств были проданы пятью ведущими брендами: Fitbit, Xiaomi, Apple, Garmin и Samsung. В первом квартале 2017 года количество проданных устройств увеличилось на 18% по сравнению с аналогичным периодом 2016 года [7]. При большом количестве доступных устройств и брендов сложно ориентироваться в постоянно растущем списке брендов и устройств с разными возможностями, ценой и качеством.

Доступные датчики и внутренние алгоритмы интерпретации определяют выход устройства. На большинстве устройств данные датчиков сводятся к ограниченному набору показателей перед передачей на мобильный телефон пользователя. Кроме того, ограниченное пространство влияет на то, как долго устройство может собирать данные, прежде чем потребуется такая передача. Данные хранятся локально и во многих случаях выгружаются в специализированные или открытые облачные репозитории здоровья. Доступ к этим данным сторонним приложениям и их сравнение не всегда возможно.Эти проблемы совместимости были недавно выявлены в исследовании Arriba-Pérez et al [8]. Они предложили способы решения этих проблем, но не дали рекомендаций по бренду или устройству. В нескольких исследованиях сравнивали носимые устройства для отслеживания активности. Например, Kaewkannate и Kim [9] провели сравнение четырех популярных фитнес-трекеров в 2016 году. Они сравнили устройства объективно и субъективно. Данные были тщательно собраны, но из-за быстрого выпуска новых устройств эти четыре устройства будут одними из самых популярных только в течение относительно короткого времени.Сравнение брендов также представляет интерес, потому что бренды более крупных компаний, по сравнению с небольшими стартапами и брендами, финансируемыми краудфандингом, вероятно, проживут дольше. Кроме того, интересно знать, какие бренды поддерживают различные доступные варианты программирования. Сандерс и др. [10] провели обзор литературы, посвященной статьям, в которых носимые устройства используются для самоконтроля за здоровьем, малоподвижного поведения и обнаружения ПА. Они рассмотрели различные аспекты этих устройств, но не сообщили подробностей о поддержке датчиков устройства и пригодности для исследований.

Целью этого исследования было изучить, как эволюционировал потребительский рынок носимых устройств, а также проанализировать и обобщить доступные устройства, которые могут измерять PA и частоту сердечных сокращений (HR). Кроме того, мы стремимся идентифицировать бренды, которые широко используются в исследовательских проектах, а также сравнивать и рассматривать их актуальность для будущих исследований.

Датчики

Множество устройств обещает измерить PA новыми и улучшенными способами. Эти устройства используют различные датчики и алгоритмы для расчета удобочитаемых показателей на основе выходных данных датчика.В традиционных счетчиках шагов для определения ежедневного подсчета шагов используются шагомеры. Хотя шагомеры дешевы и энергоэффективны, они не так точны, как акселерометры, которые являются текущим стандартом для сбора данных PA [11]. Все современные фитнес-трекеры и умные часы имеют акселерометр. По сравнению с исследовательскими инструментами (например, ActiGraph [12]), эти устройства считаются менее точными для некоторых измерений [13,14]. Однако, как правило, они менее инвазивны, дешевле, обладают большей функциональностью, более удобны в использовании и все чаще используются в исследованиях.Большинство фитнес-устройств на основе акселерометров измеряют ускорение в трех направлениях [15] и могут использоваться для оценки типа движения, подсчета шагов, расчета расхода энергии (EE) и энергоемкости, а также для оценки режима сна и многого другого. Достоверность и надежность этих показателей различаются. Эвенсон и др. [14] провели обзор в 2015 году и обнаружили высокую достоверность для шагов, но низкую достоверность для ЭЭ и сна. Кроме того, они обнаружили, что для некоторых устройств надежность шагов, расстояния, EE и сна является высокой.

Кроме того, в некоторых носимых устройствах есть гироскопы, магнитометры, барометры и высотомеры. Гироскоп может потенциально повысить точность устройства за счет измерения ускорения свободного падения, то есть ориентации и угловой скорости, а также более точной оценки того, какой вид деятельности выполняет человек [16]. Магнитометр — это цифровой компас [15], который может повысить точность отслеживания движения, определяя ориентацию устройства относительно магнитного севера. Магнитометры повышают точность за счет компенсации дрейфа гироскопа, проблемы с гироскопами, когда ось вращения медленно отклоняется от фактического движения и должна регулярно восстанавливаться.Акселерометры, гироскопы и магнитометры часто объединяются в инерциальный измерительный блок (IMU). Большинство мобильных телефонов используют IMU для расчета ориентации, и все большее количество носимых устройств для фитнеса включают это устройство для получения более точных показателей. Барометры или высотомеры обнаруживают изменения высоты [15] и могут использоваться для улучшения некоторых показателей (например, EE), а также для сообщения дополнительных показателей (например, количество пройденных этажей).

Фотоплетизмография (ФПГ) — относительно новый метод носимых устройств.PPG — это оптический метод оценки ЧСС путем мониторинга изменений объема крови под кожей [17]. Светоизлучающий диод проецирует свет на кожу, которая подвергается воздействию ЧСС и отражается обратно к датчику. Однако движение, окружающий свет и сжатие тканей влияют на свет, что приводит к шуму сигнала, и алгоритмы очистки часто используют данные акселерометра для оценки ЧСС [18]. Есть некоторые свидетельства того, что гироскопы могут использоваться [19] для уменьшения шума сигнала PPG, поэтому мы, вероятно, увидим больше устройств в будущем, оснащенных датчиками PPG.Для дальнейшего обогащения сбора данных PA некоторые устройства имеют встроенный приемник глобальной системы позиционирования (GPS). Это особенно актуально для фитнес-трекеров высокого класса и спортивных часов, специально предназначенных для физически активных людей. С помощью GPS можно отслеживать больше данных, включая местоположение, скорость и высоту.

Алгоритмы и мобильные приложения

Необработанные данные от датчиков необходимо преобразовать в читаемые метрики, чтобы они были значимыми для пользователя. Многие устройства отображают только ограниченный набор показателей непосредственно на устройстве (например, сегодняшнее количество шагов или текущий пульс) и полагаются на сопутствующее мобильное приложение, чтобы показать полный диапазон доступных показателей (например, историческое количество шагов за день и подробные данные о пульсе). .Хотя физические датчики в этих устройствах очень похожи, алгоритмы интерпретации выходных сигналов датчиков уникальны для большинства производителей. Эти алгоритмы часто являются секретами компании и могут быть изменены без предварительного уведомления. Кроме того, качество и поддерживаемые функции сопутствующих мобильных приложений различаются, поэтому общий пользовательский интерфейс будет отличаться. Каждый дополнительный датчик, включенный в устройство, можно использовать для добавления дополнительных типов метрик для пользователя или предоставления внутренних алгоритмов дополнительными данными для повышения точности уже доступных типов метрик.Однако дополнительные датчики влияют на цену и энергопотребление.

Типы устройств

Между разными типами устройств есть много общего, и их может быть трудно разделить на категории. В этой статье мы будем использовать термин «носимые» как общий термин для носимых на запястье устройств, которые могут отслеживать и передавать данные PA с мобильным телефоном.

Умные часы — это устройство для ношения на запястье, которое, как правило, действует как расширение мобильного телефона и может отображать уведомления и отслеживать PA и связанные показатели.Современные умные часы часто включают сенсорный экран и могут поддерживать расширенные функции и отображать тенденции активности с высоким разрешением [15]. Фитнес-трекеры (например, смарт-браслет или фитнес-браслет), которые обычно носят на запястье или бедре, представляют собой устройства, более предназначенные для отслеживания PA. Фитнес-трекер обычно дешевле умных часов из-за менее дорогого оборудования и зачастую меньшего количества датчиков. Из-за этого, как правило, он также имеет лучшее время автономной работы и ограниченный интерфейс для отображения результатов отслеживания [15].

Также используются другие термины, например, спортивные часы и GPS-часы, которые можно рассматривать как слияние умных часов и фитнес-трекеров.Кроме того, существуют гибридные часы (то есть гибридные умные часы) с традиционным часовым механизмом и аналоговым дисплеем, оснащенным акселерометром. Для доступа к большинству данных требуется сопутствующее мобильное приложение, но количество шагов за день часто отображается в виде аналоговой шкалы на циферблате.

Сценарий использования носимых устройств

Носимые устройства выступают в качестве новой альтернативы отслеживанию PA в исследованиях (по сравнению, например, с ActiGraph), особенно когда требуется собирать измерения в течение длительного периода времени.В интервенционном исследовании непрерывный сбор данных с носимых устройств позволит исследователям лучше отслеживать изменения в PA и соответствующим образом корректировать вмешательство. Носимые устройства также можно использовать в эпидемиологических исследованиях в качестве инструмента для отслеживания PA в течение длительного периода. Это может выявить подробные изменения PA в популяции с течением времени. В обоих сценариях существует несколько потенциально важных требований, которые следует учитывать при выборе устройства для исследования, включая удобство использования, время автономной работы, цену, точность, долговечность, внешний вид и возможности доступа к данным.

Методы

Стратегии поиска

Бренды, устройства и датчики

Мы провели поиск в шести базах данных, чтобы составить список соответствующих носимых устройств: Перечень носимых устройств Королевского университета [20], База данных носимых устройств Vandrico [21], GsmArena [ 22], Wearables.com [23], SpecBucket [24] и PrisGuide [25,26]. При сравнении устройств мы использовали только общедоступную информацию. Мы провели поиск с 15 мая по 1 июля 2017 года.

Мы определили носимые устройства в два этапа.На первом этапе мы определили и провели поиск в шести определенных базах данных. На втором этапе мы извлекли все бренды из списка устройств, определенных на первом этапе, и проверили веб-сайты брендов на предмет наличия дополнительных устройств. Если мы обнаружили одно и то же устройство в нескольких базах данных с противоречивой информацией, мы вручную определили правильную информацию с официального сайта устройства или из других онлайн-источников (например, из Википедии и поиска Google). Мы удалили дубликаты и устройства, не соответствующие критериям включения.

Использование бренда в исследованиях

Мы провели поиск в MEDLINE Ovid 30 сентября 2017 г., чтобы определить, как часто наиболее релевантные бренды использовались в предыдущих исследованиях.Для каждого поиска мы выполняли поиск по ключевым словам без установленных ограничений. Мы разделили наши результаты на исследования по проверке достоверности и надежности и исследования по сбору данных.

Чтобы решить, какой бренд считать наиболее релевантным, мы провели два поиска. В первом наборе мы создали поиск по ключевым словам для конкретных брендов для брендов, которые (1) входили в пятерку самых продаваемых брендов в 2015 или 2016 году или (2) выпустили 10 или более уникальных устройств. Из полученного списка статей мы отобрали заголовок, аннотацию и раздел о методах.Этот отбор был проведен, чтобы (1) исключить статьи, не входящие в объем исследования, и (2) определить дополнительные бренды, использованные в этих исследованиях. Мы составили список этих брендов и выполнили вторую серию поисков, по одному для каждой новой идентифицированной марки. Наконец, были включены одиннадцать брендов. Конкретный поиск по ключевым словам, используемый для каждого бренда, приведен в разделе «Результаты», где мы обобщаем наши выводы.

Мы также провели поиск в базе данных клинических исследований Национальной медицинской библиотеки США через веб-сайт ClinicalTrials, используя те же 11 поисковых запросов, чтобы определить использование бренда в текущих проектах.Один автор провел скрининг статей, а также скрининг описания проектов в ClinicalTrials.

Возможности разработчика бренда

Чтобы определить, насколько актуален конкретный бренд при планировании нового исследовательского проекта, мы рассмотрели 11 идентифицированных брендов и рассмотрели доступные варианты разработчика, поддерживаемые среды мобильных телефонов и варианты хранения данных о здоровье. Мы специально рассмотрели доступность интерфейса прикладного программирования (API) и комплекта для разработки программного обеспечения (SDK).Информация была собрана из Google Play, Apple App Store и официальных веб-сайтов брендов. Сбор информации был произведен в сентябре 2017 года.

Критерии включения и исключения

Бренды, устройства и датчики

Исследование ограничено носимыми на запястье потребительскими устройствами, в которых для измерения PA используются акселерометры. Устройства, способные регистрировать ЧСС с запястья с помощью оптического датчика, были помечены как устройства PPG. Устройства были помечены как устройства GPS только в том случае, если у них был встроенный GPS-трекер.Мы включили только устройства, предназначенные для личного использования, предназначенные для непрерывного ношения (24/7) и способные обмениваться данными с мобильными телефонами через Bluetooth. Ограничение ношения на запястье было добавлено, потому что устройства для ношения на бедрах обычно не носят ночью (то есть не круглосуточно). Включены только устройства, выпущенные до 1 июля 2017 г. Мы исключили гибридные часы, потому что большинство производителей гибридных моделей выпускают большое количество вариаций часов с одним и тем же оборудованием. Кроме того, эти часы в основном доступны у высококлассных поставщиков традиционных часов по такой цене, которая не позволит исследователям рассмотреть возможность их использования в большом исследовании.

Использование бренда в исследованиях

Из-за большого количества доступных брендов мы ограничили наш поиск, включив только 11 брендов, уже определенных как релевантные. Мы исключили бренды, которые больше не доступны (например, закрытие компании). Обзорные исследования также были исключены.

Возможности разработчика для бренда

При анализе релевантности бренда в исследовании мы рассмотрели возможности разработчика только для 11 брендов, которые мы уже включили в список соответствующих брендов.Мы устанавливаем дополнительное ограничение, чтобы бренд использовался хотя бы в одной статье в MEDLINE Ovid.

Категории устройств, сбор данных и отчеты

При сборе информации о носимых устройствах мы разделили их на три группы:

  1. Умные часы: устройство было помечено как умные часы, если

    • Оно поддерживало уведомления мобильных телефонов, и продавец описал их как умные часы, или

    • Они имели сенсорный экран и не были явно описаны продавцом как фитнес-трекер.

  2. Фитнес-трекеры: мы классифицировали устройство как фитнес-трекер, если

    • Его основная цель заключалась в отслеживании PA, или если

    • Поставщик назвал его фитнес-трекером, или если

    • Устройство не поддерживает уведомления с подключенного мобильного телефона (например, входящие звонки или текстовые сообщения).

  3. Гибридные часы: чтобы считаться гибридными часами, устройство должно было иметь аналоговый часовой механизм со встроенным цифровым акселерометром.

Мы собрали следующие переменные для каждого устройства: торговая марка, название устройства, год выпуска, страна происхождения, тип устройства (например, фитнес-трекер), а также наличие у них встроенного акселерометра, гироскопа, магнитометра, барометр или высотомер, GPS и PPG.

Мы рассмотрели три аспекта устройств, которые мы идентифицировали и представили в трех категориях:

  1. Показатели и тенденции: в этой категории мы описали статус доступных брендов, устройств и датчиков, а также проанализировали тенденции в датчиках. доступность с течением времени.

  2. Использование бренда в исследовании: в этой категории мы провели поиск в MEDLINE и ClinicalTrials Ovid и определили, какие бренды наиболее часто используются в исследованиях.

  3. Возможности разработчика бренда: в этой категории мы рассмотрели платформы интеграции программного обеспечения и поддержку мобильных платформ для наиболее актуальных брендов.

Результаты

Соответствующие устройства

Обзор процесса поиска устройств приведен в. Мы нашли 572 устройства путем поиска в онлайн- и офлайн-базах данных и 131 дополнительное устройство, посетив официальные веб-сайты каждого идентифицированного бренда, всего 703 устройства.После удаления дубликатов осталось 567 уникальных устройств. Они были проверены на наличие вариаций, то есть на одно и то же устройство с разной конструкцией. После исключения 41 из-за отклонений 526 остались и были проверены на соответствие критериям. Мы удалили 103 устройства за несоответствие критериям включения. Остальные 423 устройства были включены в исследование.

Блок-схема предпочтительных элементов отчетности для систематических обзоров и метаанализов (PRISMA).

Бренды, устройства и датчики

Бренды

Мы выявили 423 уникальных носимых устройства, представленных 132 различными брендами.Почти у половины брендов (47,0%, 62/132) было всего одно устройство. Более того, 75,0% (99/132) брендов имели три или меньше устройств, а 83,3% (110/132) имели пять или меньше устройств. Бренды происходят из 23 разных стран, но США (43,2%, 57/132) и Китай (16,7%, 22/132, материковый Китай; 19,0%, 25/132, включая Тайвань) представляют наибольшее количество брендов происхождения. На каждую оставшуюся страну приходилось от 0,8% (1/132) до 5,3% (7/132) брендов.

По мере роста рынка и роста популярности носимых устройств на рынке появился ряд новых брендов.В 2011 году было доступно всего три бренда. В 2012 и 2013 годах произошло небольшое увеличение количества брендов, но в 2014 году мы увидели самый большой рост — 41 новый бренд. Количество новых брендов начало уменьшаться в 2015 году: 36 новых брендов в 2015 году и 23 в 2016 году. В 2017 году было введено только три новых бренда, но это число представляет только первые 6 месяцев 2017 года. Окончательный подсчет за 2017 год будет скорее всего будет выше. Обзор количества новых брендов, появившихся на рынке в период с 2011 по 2017 год, приведен в.Обратите внимание, что некоторые компании больше не работают, и для 17 устройств мы не смогли определить год выпуска.

Количество новых и агрегированных доступных брендов по годам.

У большинства брендов было небольшое количество носимых устройств, но некоторые производили намного больше. Бренд, выпускающий самые уникальные носимые устройства, — это компания Garmin (США) с 40 различными устройствами. №1 (Китай) представил второе место по количеству носимых устройств с 19 устройствами. Обзор года выпуска 22 (из 132) брендов, выпустивших более пяти устройств, приведен в.Семь из этих 22 брендов возникли в Соединенных Штатах, пять (шесть включая Тайвань) возникли в Китае и два — в Южной Корее. Все остальные страны представлены только один раз. Некоторые из этих брендов больше не действуют (например, Pebble и Jawbone).

Таблица 1

Количество устройств в год для брендов с шестью и более носимыми устройствами.


2

905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 2 9 905 905 905 905 905 905 905 7 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 9 9 9 9 были выпущены в 2011 году (самый ранний год), семь в 2012 году, 30 в 2013 году и 87 в 2014 году.Годом с наибольшим количеством новых носимых устройств стал 2015 год, когда было выпущено 121 новое устройство. В 2016 году выпущено 120 новых устройств; первый год с уменьшающимся количеством новых носимых устройств. Количество новых и накопленных устройств с 2011 по 2017 год суммировано в. В последнем столбце (неизвестно) представлены устройства, по которым мы не смогли определить год выпуска. Вышеуказанные числа представляют общее количество новых устройств. Если сгруппировать их по фитнес-трекерам и умным часам, то среди новых умных часов будет небольшое преобладание.До 2014 года около половины устройств были умными часами. В 2015 и 2016 годах на смарт-часы приходилось 59,3% (143/241) новых устройств, тогда как на фитнес-трекеры приходилось 40,6% (98/241).

Таблица 2

Количество новых и накопленных устройств по годам.

Бренд Страна 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Неизвестно Всего

США
1 5 6 11 13 4
40
Fitbit США 4 1
9
Несоответствие США

1 1 905 905 905 905
LifeTrak США

1 5
1

7
iFit США

6
Jawbone США 1
1 1 3
905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 США

1 1 3 1

6
No.1 Китай



5 9 5
19
5 2

9
Zeblaze Китай




Huawei Китай


1 3 3 1
905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905
1 2 2 1 1 7
Mobile Action Тайвань



2 2 2 Южная Корея

1 6 1 4

12
LG
LG Южная Корея 3 1 1 2
7
WorldSim Англия


Полярный Финляндия
905 67

1 2 4 2 2
11
Technaxx Германия


6
Awatch Италия






905 905 905 905 905
Япония


2 5


7
1 4

7
MyKronoz Швейцария


4 6 Три 6 7
9

Число 918 42905 900 датчиков, включенных в новые устройства, увеличилось за последние несколько лет.С 2015 года наиболее распространенными датчиками были PPG, GPS, гироскоп, магнитометр и барометр или высотомер. Кроме того, за тот же период доступность этих датчиков постоянно увеличивалась. В 2017 году 71% (27/38) новых устройств включали датчик PPG, 50% (19/38) включали GPS, 39% (15/38) включали гироскоп, 34% (13/38) включали магнитометр , а 32% (12/38) включали барометр или высотомер. дает обзор количества устройств каждый год, включая каждый датчик, в процентах от общего количества выпущенных устройств в этом году.Устройства с более чем одним датчиком представлены один раз для каждого датчика, который они включают.

Процент устройств, выпускаемых ежегодно, поддерживающих каждый датчик. GPS: глобальная система позиционирования; ФПГ: фотоплетизмография.

Всего с 2011 года 38,5% (163/423) носимых устройств были оснащены только одним датчиком (акселерометром). Более того, 29,8% (126/423) устройств имели два датчика, 12,1% (51/423) имели три датчика, 11,1% (47/423) имели четыре датчика и 6,4% (27/423) имели пять датчиков. Только 2.1% (9/423) устройств имели все шесть датчиков. В эти числа разбиты по комбинациям датчиков и годам. Некоторые комбинации датчиков не существуют и исключены.

Таблица 3

Количество и процент устройств, поддерживающих определенную группу датчиков, по годам.

Устройства 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Неизвестно
905 905 905 905 121 120 38 17
Накопленный 3 10 40 127 248 368 406 42909
) , n (%) 5 (71) 905 ) 4 (7,4)


905 5 905 905 905 905 905 905 905 905
905 905 905 905 3 1,7 (2,5) 1 (5)

Magro
905 Бар + GPS + PPG 905
Датчики 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Акселерометр (67 16 (53) 40 (46) 50 (41.3) 37 (30,8) 4 (11)
Acc + 1 датчик, n (%)






PPG a
1 (14) 1 (3) 9 (10) 11 (9,1) 27 (22,5) 10 (26)

GPS b 1 (33)
2 (7) 9 (10) 15 (12.4) 3 (2,5)

Гироскоп (гироскоп)

1 (3) 3 (3) 9 3,3) 1 (3)

Магнитометр (Mag)
1 (14) 2 (7) 1 (1) 3 (2,5)

Барометр (бар)


1 (1) 1 (0.8)
2 (5)
Acc + 2 датчика, n (%)






GPS + PPG

1 (3)
7 (5,8) 6 (5) 3 (8)



4 (5) 5 (4.1) 5 (4,2) 1 (3)

Гироскоп + GPS


1 (1) 2 (1,7) 2 (1,7) 2 (1,7) 2 (1,7) 2 (1,7) 2 )

Стержень + PPG

1 (3)
1 (0,8) 2 (1,7)
Гироскоп + Mag


2 (2) 1 (0.8)


Mag + GPS

1 (3) 1 (1) 1 (0,8)

Mag + PPG




1 (0,8)
1 (1)



Бар + GPS

Acc + 3 датчика, n (%)


9 0599



Гироскоп + Mag + GPS

1 (3) 3 (3) 905 9055) 2 (1,7) 1 (3)

Гироскоп + Mag + PPG


4 (5) 1 (3)

Mag + стержень + GPS

3 (10) 2 (2)
905) 4 (3,3) 1 (3)

Гироскоп + GPS + PPG


1 (1)
6 (5) 1
Бар + GPS + PPG




2 (1.7) 2 (5)

Mag + GPS + PPG




1 (0,8) 905
Гироскоп + стержень + PPG



2 (1,7)





1 (0.8)
Acc + 4 датчика, n (%)







1 (3)
3 (2,5) 4 (3,3)

Gyro GPS +


1 (1)
3 (2.5) 3 (8)

Гироскоп + штанга + GPS + PPG



2 (1,7) (1) 4 3)

Гироскоп + Mag + Bar + GPS




1 (0,8) 905 Гироскоп + Mag + стержень + PPG


1 (1) 1 (0.8)

Acc + 5 датчиков, n (%)




Все датчики


1 (1) 2 (1,7) 2 (1,7) 4 (11)
Итого, н. 30 87 121 120 38

Использование бренда в исследованиях

Пятью ведущими поставщиками в 2015 [27] и 2016 [6] году в проданных единицах были Fitbit, Xiaomi, Apple , Garmin и Samsung.Бренды, предлагающие более 10 уникальных носимых устройств, включают Garmin, № 1, MyKronoz, Samsung и Polar. Были рассмотрены эти восемь и дополнительные бренды, выявленные в ходе поиска MEDLINE и ClinicalTrials. Мы не нашли никаких публикаций или активных клинических испытаний, в которых использовались бы устройства №1 или MyKronoz. Устройства от Basis, BodyMedia, Pebble, Jawbone, Microsoft и Nike также использовались в некоторых выявленных исследованиях, но эти бренды больше не производят носимые устройства в рамках данной статьи и были исключены из дальнейшего анализа.

В результате поиска в MEDLINE было найдено 81 включенное исследование, которые мы разделили на две группы: (1) исследования проверки и надежности и (2) исследования по сбору данных. Исследования, в которых выходные данные носимых устройств сравнивались с существующими исследовательскими инструментами, которые, как известно, дают точные результаты (например, ActiGraph) или с прямым наблюдением, а также исследования, в которых несколько носимых устройств сравнивались друг с другом на предмет точности или надежности, были классифицированы как исследования проверки и надежности. Исследования, в которых носимые устройства использовались в качестве инструмента для вмешательства или наблюдения, для сбора данных о PA, HR, EE, сне или других доступных показателях, были классифицированы как исследования по сбору данных.Из этих 81 исследования 61 были классифицированы как исследования проверки и надежности, а 20 были классифицированы как исследования по сбору данных.

Устройства Fitbit использовались в 54 исследованиях [9,13,28-79]. Из них 40 исследований были исследованиями валидации или надежности. В 22 исследованиях использовалось одно или несколько устройств Garmin [32,33,46,49,50,62,77-92]. Из них 18 были исследованиями валидации или надежности. В восьми исследованиях использовались устройства Apple [29,30,35,49,62,79,93,94]. Шесть из них были исследованиями валидации или надежности.Все исследования с использованием устройств от Misfit, Polar, Withings, Mio, Samsung, PulseOn, TomTom и Xiaomi были проверками или исследованиями надежности. Устройства Misfit использовались в 12 исследованиях [9,36,42,43,46,61-63,85,95-97]; Полярные устройства использовались в 6 исследованиях [36,43,46,62,98,99]; Устройства Withings [63,85,89,100,101], Mio [29,30,54,102,103] и Samsung [29,30,58,62,96] использовались в 5 исследованиях; Устройства PulseOn использовались в 4 исследованиях [29,104-106]; Устройства TomTom использовались в 2 исследованиях [54,79]; и устройства Xiaomi использовались в одном исследовании [96].

Из ClinicalTrials мы обнаружили, что подавляющее большинство текущих проектов используют или планируют использовать устройства Fitbit. Все остальные устройства упоминались в трех или менее проектах, тогда как устройства Fitbit упоминались в 31 исследовании. Краткое изложение этих исследований и проектов приведено в. Далее мы сгруппировали исследования по валидации и надежности по пяти категориям. В общей сложности 31 исследование было посвящено подсчету шагов или расстоянию, 15 исследований изучали ЭЭ, 15 исследований измеряли ЧСС, 10 исследований измеряли сон, а 7 исследований собирали другие показатели.Мультимедийное приложение 1 содержит обзор статей, найденных в MEDLINE, какие бренды они включили в исследование и в какие из пяти категорий они сгруппированы.

Таблица 4

Количество идентифицированных статей в онлайн-системе анализа и поиска медицинской литературы (MEDLINE) и ClinicalTrials.

2 9 0566 0 9059 905 Mio Mio OR PulO 567
Бренд MEDLINE a поисковый запрос MEDLINE Клинические испытания


Исследования валидации или надежности88 исследования 905 c (общее количество статей = 20) Исследования по валидации или надежности d Исследования по сбору данных e
Fitbit Fitbit И (Alta OR Blaze ИЛИ зарядка ИЛИ Flex ИЛИ скачок напряжения) 40 14 1 30
Garmin Garmin И (Подход ИЛИ D2 ИЛИ Epix ИЛИ Fenix ​​ИЛИ Forerunner ИЛИ Quatix ИЛИ Плавание ИЛИ Tactix ИЛИ Vivo *) 18 4
Несоответствие Несоответствие И (вспышка ИЛИ вспышка ИЛИ звено ИЛИ луч ИЛИ блеск ИЛИ пар) 12 0 1
Apple Apple Watch 6 2 1 1
Polar Polar И («Полярная петля» ИЛИ M200 ИЛИ M4? OR A3? 0) 6 0 1 3
Withings Withings 5 0 0 2
Mio OR Mio Slice 5 0 1 2
Samsung Samsung Gear НЕ «Gear VR» НЕ Oculus 5 0 0 2
4 0 0 1
TomTom TomTom 2 0 1
Xiaomi 1 0 0 1

Возможности разработчика бренда

Затем мы рассмотрели возможности разработчиков для 11 брендов, которые уже определены как наиболее актуальные в исследовании: Apple, Fitbit, Garmin, Mio, Misfit, Polar, PulseOn, Samsung, TomTom, Withings и Xiaomi.Все бренды имели приложения в Apple App Store и могли подключаться к iPhone. За исключением Apple Watch, у всех других брендов были приложения в Google Play, которые можно было использовать с телефонами Android.

Windows Phone поддерживает три бренда: Fitbit, Garmin и Misfit. Apple Health и Google Fit — два наиболее распространенных открытых облачных репозитория работоспособности. Mio, Misfit, Polar, Withings и Xiaomi были единственными брендами, которые автоматически синхронизировали данные о фитнесе с обоими этими репозиториями через эти открытые API.Apple Watch только автоматически синхронизируются с репозиторием Apple Health. Семь из 11 брендов имели репозиторий частного облака с сопутствующим API, который позволяет сторонним приложениям получать доступ к этим данным. У пяти брендов был SDK, который позволяет создавать собственные программы для связи с устройством или создавать циферблаты, которые можно запускать на устройстве.

Apple Watch были единственным устройством, работающим на watchOS. У трех брендов было как минимум одно устройство, работающее на Android Wear. Остальные семь брендов использовали индивидуальную систему.Сводка всех атрибутов для каждого бренда приведена в. Не все устройства определенной марки поддерживают все функции. Кроме того, это моментальный снимок состояния этих атрибутов, которые, вероятно, со временем будут меняться по мере того, как новые устройства и бренды расширяют свои возможности. Среда разработки Apple Watch называется WatchKit SDK и может использоваться для написания приложений для Apple Watch [107]. Решение Apple для хранения данных о здоровье называется Apple Health. Здесь могут храниться различные типы данных, и к ним могут обращаться сторонние разработчики через HealthKit API [108].Доступ к любой из этих услуг требует регистрации в программе Apple Developer Program, которая в настоящее время стоит 99 долларов США в год.

Таблица 5

Торговая среда, интеграция и поддержка разработки.

905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 599 905 905 905
905 905 905 905 905 905 905 905 905 905
Характеристика Apple Fitbit Garmin Mio Несоответствие Polar PulseOn Samsung TomTom 905 905 905 905 905 905 Поддерживаемая платформа TomTom












iPhone
✓ 90 567

Телефон для Windows




905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 Интеграция












905 905 905









Частное облачное хранилище


Облачное хранилище API a


SDK разработчика b



Часовая система






















Пользовательский
905 905 ✓

Fitbit предлагает три основных SDK (Device API, Companion API и Settings API) для разработки приложений для устройств Fitbit.Кроме того, Fitbit предлагает веб-API, который можно использовать для доступа к данным фитнеса, хранящимся в облаке Fitbit. Веб-API предоставляет шесть типов данных: PA, HR, местоположение, питание, сон и вес [109]. У Fitbit также есть решение для доступа к данным с высоким разрешением по шагам и ЧСС (то есть к внутридневным данным), предоставляемым в индивидуальном порядке. Плата за разработку с использованием пакетов SDK или API Fitbit не взимается.

Существует два поколения программируемых носимых устройств Garmin [110]. SDK Connect IQ может использоваться обоими поколениями, но устройства, использующие новое поколение Connect IQ 2, поддерживают больше функций.Разработка с помощью этого SDK бесплатна. Garmin также предлагает облачный веб-API Garmin Connect, который позволяет сторонним приложениям получать доступ к облачным данным о фитнесе пользователей. Доступ к этому API стоит 5000 долларов США (разовая лицензия). Кроме того, Garmin поддерживает отдельный API здоровья, предназначенный для использования компаниями для улучшения самочувствия своих сотрудников. Этот API бесплатный, но требует ручного одобрения со стороны Garmin.

Экосистема разработчиков Misfit состоит из трех SDK (Sleep SDK, Link SDK и Device SDK) [111].Misfit Device SDK — это основной SDK для разработки приложений и взаимодействия с устройствами Misfit. Этот SDK доступен только по запросу. Misfit также предлагает научную библиотеку Misfit, которая может использоваться для прямого доступа к собственным алгоритмам датчиков Misfits. Эта библиотека также доступна только по запросу. Кроме того, Misfit Cloud API используется для доступа к данным пользователей с облачного сервера Misfit. Все SDK и API бесплатны.

Polar не предлагает отдельный SDK. Устройства Polar могут интегрироваться с Google Fit и Apple Health и сохранять туда собранные данные [112].Доступ к этим данным осуществляется с помощью API Google Fit и API Apple HealthKit. Кроме того, данные загружаются в облачное хранилище Polar, доступное сторонним разработчикам через AccessLink API. Помимо данных PA (шаги, EE и сон), здесь также хранятся базовые данные обучения. Доступ к AccessLink бесплатный.

Разработка умных часов Samsung осуществляется с использованием Tizen SDK (операционная система для умных часов Samsung называется Tizen). Платформа Samsung Health SDK состоит из двух частей: Data SDK и Service SDK.Вместе они могут использоваться для хранения и доступа к данным о состоянии здоровья, собранным с внутренних и внешних датчиков, а также для сторонних приложений, работающих на часах Samsung или мобильном телефоне. Разработка с использованием любого из этих сервисов бесплатна [113].

TomTom предлагает API Sports Cloud для доступа к данным, собранным с устройств TomTom. API предоставляет четыре типа данных: PA (например, тренировки), HR, отслеживание (например, шаги и EE) и физиология (например, вес). Доступ к API бесплатный [114].

Nokia приобрела Withings в 2016 году, и исходный Withings API теперь доступен как Nokia Health API.Помимо измерений PA и сна, API также предоставляет доступ к внутридневным данным PA. Nokia должна вручную подтвердить доступ к этому API активности с высоким разрешением. API бесплатный [115].

Подведение итогов

Какие функции являются наиболее важными при рассмотрении устройств для исследовательского проекта, будет зависеть от цели и дизайна исследования. Таким образом, невозможно определить одну марку как лучшую при любых обстоятельствах. Однако мы попытались количественно оценить различные аспекты бренда, чтобы выявить и обобщить их преимущества.

В этом индивидуальном сравнении мы использовали восемь категорий, которые мы предлагаем рассмотреть перед выбором бренда для любого исследовательского проекта:

  1. Количество устройств: большее количество доступных устройств позволяет выбрать устройство, которое более адаптировано к учебе.

  2. Количество статей: большее количество статей в Ovid MEDLINE указывает на использование в предыдущих исследованиях.

  3. Подсчет валидации или надежности: большое количество исследований валидации или надежности дает информацию о точности устройства и бренда.

  4. Количество клинических испытаний: большое количество активных проектов в клинических испытаниях указывает на актуальность бренда.

  5. Поддержка SDK: бренды, которые позволяют сторонним программам запускаться на своих устройствах или напрямую взаимодействовать с устройством, предлагая SDK, добавляют больше возможностей для настройки.

  6. Поддержка API: бренды, которые позволяют сторонним программам получать доступ к репозиторию облака данных, предлагая доступ API, добавляют больше возможностей для сбора и извлечения данных о состоянии здоровья.

  7. Apple Health: бренды, поддерживающие автоматическую синхронизацию с Apple Health, разрешают использование Apple HealthKit API.

  8. Google Fit: бренды, поддерживающие автоматическую синхронизацию с Google Fit, разрешают использование Google Fit API.

Между авторами был достигнут консенсус относительно включения этих конкретных категорий, потому что мы думаем, что вместе они показывают, как часто конкретный бренд использовался в прошлом и будет использоваться в будущем, и они показывают, какие варианты доступны для извлечения данных .Это не единственные возможные категории, и не каждая из них будет одинаково важна для всех исследований.

дает сводку этих категорий для каждой марки. Транспонированная версия Excel (Microsoft) для динамической сортировки приведена в Мультимедийном приложении 2. Мы разделили исследования по валидации и надежности MEDLINE на подгруппы, чтобы упростить сравнение брендов для конкретных целей исследования.

Таблица 6

Pulseron 9051 905 905 905 905 905 905 905 905
1
1 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905
Бренд Fitbit Garmin Misfit Apple Polar Samsung Withings Mio
Устройства a 9 40 8 3 11 12 2 3 7
MEDLINE b 54 22 12 8 6 5 5 5 4 1 Проверка или надежность c 40 18 12 6 6 5 5 5 4 2

Ступени 21 10 6 1 2 2 4


1


Энергозатраты 10 4 3 4 3 4 3 4 2




Частота пульса 7 4 1 4 2 4 2 2 1


Спящий режим 8 1 4
1



9056 7
Другое 3 4 2
1






905 905 905 905 905 905 905 905 905 31 3 1 2 4 2 2 3 1 1 1









90 599


Apple Health g




Google Fit h


905 905


Обсуждение

Доступность и тенденции

Количество новых брендов увеличивалось каждый год с 2011 по 2014 год, но с 2015 по 2016 год количество новых бренды.Количество новых устройств также увеличилось с 2011 по 2015 год с небольшим сокращением в 2016 году. Многие новые и существующие компании пытались выйти на рынок носимых устройств в эти годы. Некоторые из них стали популярными, а другие больше не доступны. Количество новых устройств в первых двух кварталах 2017 года кажется небольшим, и есть небольшие признаки того, что количество новых брендов и устройств, выпускаемых каждый год, сокращается. На этапе сбора данных мы также выявили большое количество гибридных часов.Хотя мы не сообщали об этом, эта относительно новая ветвь носимых устройств стала популярной. Группа Fossil, представляющая 19 брендов, недавно объявила о запуске более 300 гибридных и умных часов в 2017 году [116]. Большинство из них будут гибридами, и в 2017 году может быть выпущено наибольшее количество новых гибридов на сегодняшний день.

Мы нашли только девять устройств, которые поддерживают все пять датчиков, рассмотренных в этом исследовании. Среди 11 наиболее актуальных брендов в эту категорию попадают только Fitbit Surge, Garmin Forerunner 935, Garmin Quatix 5, Samsung Gear S и TomTom Adventure.Большинство устройств (68%) поддерживают только один датчик, помимо акселерометра. Эти цифры говорят о том, что количество датчиков не является главным аргументом при выборе устройства для личного пользования. Помимо акселерометра, наиболее распространенными датчиками являются PPG и GPS, независимо от количества датчиков. Одна из причин этого может заключаться в том, что дополнительные преимущества наличия этих датчиков в фитнес-настройках очень очевидны. Акселерометры можно использовать для подсчета шагов, интенсивности PA, обнаружения упражнений и других хорошо понятных показателей, тогда как дополнительное преимущество гироскопа может быть менее интуитивным.Дополнительное удобство использования PPG по сравнению с нагрудным ремнем для измерения пульса или отсутствие определения ЧСС также легко понять. Добавление GPS также добавляет некоторые простые для понимания преимущества, когда отслеживание прогресса на карте и возможность определения скорости являются наиболее очевидными. Магнитометры, барометры или высотомеры могут не быть датчиками, которые большинство людей считают актуальными для PA, хотя их можно использовать для повышения точности EE и других показателей.

Использование бренда в исследованиях

При поиске в литературе MEDLINE мы нашли 81 исследование, в котором использовались один или несколько из 11 брендов, которые мы определили как наиболее релевантные для исследования.61 из них были исследованиями на валидацию или надежность. В остальных 20 исследованиях носимые устройства использовались в качестве инструментов сбора данных для измерения PA, HR, EE, сна или других показателей. Fitbit использовался в вдвое большем количестве исследований по валидации или надежности, чем любой другой бренд. Это, вероятно, способствовало появлению большого количества исследований, в которых Fitbit использовался как единственный инструмент для сбора данных о состоянии здоровья. Та же тенденция, вероятно, сохранится в будущих публикациях, потому что данные ClinicalTrials по активным проектам показывают чрезмерную представленность проектов с поддержкой Fitbit.Из доступных в настоящее время брендов пять наиболее часто используемых в исследовательских проектах — это Fitbit, Garmin, Misfit, Apple и Polar. Кроме того, все эти бренды существуют уже несколько лет и либо выпустили большое количество уникальных устройств, либо отгрузили большое количество всех устройств. Таким образом, они, вероятно, останутся на рынке в ближайшем будущем.

Большое количество статей, большое количество исследований по валидации или надежности или большое количество исследований в ClinicalTrials для определенного бренда не означает автоматически валидность или надежность.Однако это показывает интерес исследователей к этим брендам.

Практическое применение

— хорошая отправная точка при рассмотрении брендов для нового исследовательского проекта. Количество статей, количество проверок или исследований надежности и количество клинических испытаний вместе указывают на надежность бренда. Большие числа указывают на то, насколько актуальными, полезными и достоверными предыдущие исследователи сочли каждый бренд. В проектах, где это актуально, поддержка SDK позволяет программно взаимодействовать напрямую с устройством.Поддержка API обеспечивает хранение и доступ к облачному репозиторию данных о здоровье для конкретного бренда. Поддержка Apple Health и Google Fit — альтернативные решения для хранения и доступа к данным о состоянии здоровья в открытом облачном репозитории. Для проектов, требующих поддержки нескольких брендов, использование открытых решений снижает необходимость внедрения определенного программного обеспечения для каждого бренда. Однако SDK, API, Apple Health и Google Fit должны поддерживаться как на уровне бренда, так и на уровне устройства.

Большое количество устройств марки облегчает поиск устройства, которое наилучшим образом соответствует потребностям исследования.В дополнение к доступным датчикам (т. Е. Метрикам), валидации и предыдущему использованию в исследованиях существует несколько других потенциально релевантных критериев, включая цену, доступность, поддержку телефонной среды, функции связанных приложений, внешний вид, время автономной работы, качество сборки или надежность. , водонепроницаемость, возможность подключения и удобство использования.

Кроме того, проекты, которым требуется программный доступ к носимым или сохраненным данным о состоянии здоровья, должны особенно учитывать функции SDK или API и простоту использования, а также конфиденциальность и безопасность.дает сводку критериев, которые следует учитывать при выборе бренда и устройства.

Критерии, которые следует учитывать при выборе марки или устройства. API: интерфейс прикладного программирования; SDK: комплект для разработки программного обеспечения.

Ограничения

Мы посетили веб-сайты всех брендов, чтобы найти дополнительные устройства, но некоторые сайты не содержали никакой информации об устройствах, выпуск которых прекращен. Год выпуска устройства редко был доступен на веб-страницах устройства, и нам пришлось искать отзывы и другие источники, чтобы найти эту информацию.Уровень детализации аппаратных спецификаций устройств различался. Некоторые производители не указали, какой датчик они включили в свои устройства, а только упомянули, какие функции есть в устройстве. В некоторых случаях датчик мог быть получен из этой информации, но в других случаях нам приходилось искать эту информацию в другом месте. Википедия также использовалась для сбора данных о поддержке датчиков и году выпуска некоторых устройств. Эта открытая редактируемая энциклопедия не всегда обновляется правильной информацией. По этим причинам могут быть некоторые неточности в заявленных данных о поддержке датчиков и году выпуска.Мы не собирали информацию о прекращении выпуска устройства. Таким образом, указанные числа для общего количества доступных устройств не отражают количество устройств, которые в настоящее время можно купить в магазине, а, скорее, количество уникальных устройств, которые существовали в какой-то момент.

Выводы

За последние несколько лет мы стали свидетелями значительного увеличения числа доступных брендов и носимых устройств, и все больше устройств выпускается с дополнительными датчиками. Однако для отслеживания активности одни датчики более актуальны, чем другие.В этом исследовании мы сосредоточились на поддержке датчиков, интеграции с облаком данных о состоянии здоровья и возможностях разработчиков; потому что мы считаем, что они наиболее актуальны для сбора данных PA в исследованиях. Однако выбор носимого устройства будет зависеть от нескольких дополнительных факторов.

Сфера носимых устройств постоянно меняется по мере выпуска новых устройств, выхода на рынок или ухода новых поставщиков или их приобретения более крупными поставщиками. Поэтому то, что в настоящее время считается актуальными устройствами и брендами, со временем будет меняться, и в каждом исследовательском проекте следует тщательно продумывать, какой бренд и устройство использовать.В качестве инструмента для будущих исследований мы определили контрольный список элементов, которые следует учитывать при принятии этого решения.

Насколько точен ваш коммерческий фитнес-трекер? — Разметка

В исследовании 2019 года 18 пожилых людей прогуливались на беговых дорожках, вооруженные до зубов фитнес-трекерами. У них были устройства, привязанные к их запястьям и лодыжкам, привязанные к ремням и обернутые вокруг их груди. Но даже со всеми этими трекерами пожилые люди не могли точно подсчитать количество шагов, потому что их движения были слишком медленными, чтобы срабатывать датчики в устройствах.

Коммерческие фитнес-трекеры используются для всех видов вещей, кроме отслеживания шагов. Они измеряют частоту сердечных сокращений, отслеживают режим сна и рассчитывают базовую скорость метаболизма и количество сожженных калорий. Они используются в клинических испытаниях, исследовательских лабораториях, страховыми компаниями и корпоративными программами оздоровления.

Но действительно ли они достаточно надежны?

Есть несколько причин, по которым ваш фитнес-трекер может выйти из строя, особенно если вы не вписываетесь в довольно узкую демографическую группу: светлый оттенок кожи, вам 20 или 30 лет, со средним уровнем физической подготовки и «целеустремленной» походкой.(Мы вернемся к этому через минуту.)

↩︎ ссылка

Счетчики шагов: не то, что они знают, а то, что они предполагают

Устройства не учитывают каждый шаг отдельно; они приближаются с помощью так называемого «акселерометра». Акселерометры используют электромагнитные датчики для обнаружения движения, а фитнес-трекеры интерпретируют эту информацию с помощью алгоритма, который обучает устройства распознавать, что считается шагом. Пользователи могут дополнительно персонализировать эти расчеты, запрограммировав устройство с учетом своего роста, веса и возраста.

Однако используемые алгоритмы обычно основаны на данных исследований, в которых участвуют мужчины студенческого возраста, — сказала Линн Фихан, доцент кафедры физиотерапии Университета Британской Колумбии, которая является соавтором исследования Fitbit. точность. «Они действительно хорошо распознают шаги, если это шаги в обычном темпе, с нормальной частотой вращения педалей», — сказал Фихан. «Они были разработаны для измерения целенаправленной ходьбы». Но, по ее словам, если вы ходите по кухне маленькими шажками, толкаете коляску или ходунки, акселерометр не такой надежный.

«Здесь есть явная предвзятость», — сказала она. «Как ребенок двигается и как человек, которому 90 лет, очень отличается».

В заявлении по электронной почте Шелтен Юэн, вице-президент по исследованиям Fitbit, сказал, что компания постоянно работает над улучшением своих алгоритмов. «Fitbit использует искусственный интеллект и машинное обучение в сочетании с информацией из своей большой базы данных биометрической информации для разработки и постоянного улучшения своих предложений», — написал он.

Если вы, например, сделаете шаг и выставите руку вперед, акселерометр определит силу этого движения и запишет шаг.Но если вы шаркаете, хромаете, не махаете руками во время ходьбы или просто медленно двигаетесь, шаг может не регистрироваться на вашем фитнес-трекере.

50

Процент случаев, когда фитнес-трекеры занижали количество шагов в одном лабораторном исследовании.

То же самое верно для пожилых людей, которые передвигаются медленнее, тех, кто прихрамывает, или тех, кто страдает болезнью Паркинсона, симптомом которой является уменьшение подвижности рук при ходьбе. Фихан и ее соавторы обнаружили, что Fitbits недооценивает шаги у пожилых людей на 25 процентов по сравнению с другими устройствами исследовательского уровня.

Исследование

Фихана также показало, что устройства подсчитывают шаги с приемлемой точностью в целом от трети до половины времени. В лаборатории, когда испытуемые бегали трусцой или ходили нормально, устройства в 50% случаев занижали количество шагов по сравнению с наблюдаемыми шагами. Однако вне лабораторных условий Fitbits будет переоценивать шагов на целых 35 процентов по сравнению с шагомерами и акселерометрами исследовательского уровня.

Fitbit отказался комментировать отдельные исследования.

Устройства также довольно легко обмануть, если вы, скажем, хотите увеличить количество шагов для фитнес-кампаний, спонсируемых на рабочем месте. Перед тем, как присоединиться к The Markup, репортер-расследователь Сурья Матту сотрудничал с инженером и художником Тегой Брейном, чтобы разработать серию стратегий обмана этих трекеров, от прикрепления их к метрономам до вращения их на дрелях или велосипедных колесах.

Итак, если вы хотите сравнивать свои уровни активности изо дня в день, счетчик шагов может быть хорошим инструментом.Если вы стремитесь делать эти мифические 10 000 шагов в день, ваш счет может быть неверным. Если вы — работодатель, желающий продвигать подсчет шагов как пригодность, знайте, что сравнение между отдельными людьми может быть несправедливым, поскольку шаги всех людей не учитываются одинаково.

↩︎ ссылка

Частота пульса: оттенок кожи и интенсивность упражнений могут иметь значение

Для измерения частоты пульса в большинстве трекеров используется метод, называемый фотоплетизмографией, при котором объем крови измеряется путем попадания луча зеленого светодиодного света в запястье.Когда сердце бьется, больше крови попадает в кровеносные сосуды, и эта кровь поглощает больше зеленого света. Между ударами кровь отходит, поглощая меньше света. Затем на основе этих измерений устройство рассчитывает частоту сердечных сокращений.

Но зеленые светодиодные датчики, отслеживающие частоту сердечных сокращений, могут быть ненадежными. Зеленый свет должен проникать через кожу, чтобы измерить объем крови, но несколько исследований показывают, что зеленый свет с большей вероятностью будет поглощен более меланизированной кожей.

Наука об этом все еще обсуждается.Одно исследование не обнаружило корреляции между оттенком кожи и точностью, но сообщило, что частота ошибок во время активности была на 30 процентов выше, чем в состоянии покоя. Другое исследование показало, что пульсометры на фитнес-трекерах, которые носят на запястье, особенно Apple Watch, довольно хорошо работают в контролируемых условиях в исследованиях.

Fitbit заявляет, что компания много работала, чтобы откалибровать датчики в своих устройствах, чтобы они работали для всех. «Чтобы достичь оптимальной, наиболее стабильной работы для пользователей любого оттенка кожи, мы разработали нашу оптическую систему, которая излучает зеленый свет с достаточной силой, чтобы чувствовать сквозь темную кожу, а наш детектор был достаточно чувствительным, чтобы точно определять сигнал сердечного ритма», — сказал Юн. сказал в заявлении по электронной почте.

Но темнокожие пользователи, пробовавшие Fitbits и другие трекеры, жаловались, что устройства дают странные показания или вообще не работают. Производитель умных часов Polar даже называет темную кожу и татуировки факторами, которые могут ограничивать точность мониторов, которые носят на запястье.

Микаэль Маттссон, старший научный сотрудник Каролинского института, медицинского университета в Швеции, сказал, что в исследовательских условиях ученые обычно калибруют семь разных длин волн света, чтобы получить наиболее точные показания, «но вы не можете вместить все в маленькие часы. , — поясняет он.

Точность датчиков на запястье сильно различается в зависимости от вида деятельности.

В Apple Watch помимо зеленых светодиодов используются инфракрасные датчики для измерения пульса в состоянии покоя. По словам Маттссона, красный свет более точен и надежен, чем зеленый, но он также легко отключается при движении, поэтому многие устройства по-прежнему полагаются на зеленый свет для измерения пульса во время тренировки. Apple Watch Series 4 также имеет электроды, которые измеряют электрический ток от сердца напрямую, вместо того, чтобы полагаться на прокси-показатели, такие как уровень в крови.

Даже в этом случае точность датчиков на запястье сильно различается в зависимости от типа деятельности. В то время как устройства довольно хороши во время повторяющихся, стабильных, умеренно интенсивных действий, таких как езда на велотренажере, исследования показывают, что они могут неправильно определять частоту сердечных сокращений даже во время других относительно контролируемых действий, таких как использование эллиптического тренажера с рычагами на руках и отсутствие ношения на запястье. датчики так же точны, как мониторы с нагрудным ремнем.

«Чем больше вариаций в нашем упражнении, тем больше разница», — сказал Маттссон.Он еще даже не пытался протестировать устройства на открытом воздухе, потому что, по его мнению, «если они недостаточно хороши в помещении, они не будут достаточно хороши на открытом воздухе».

В целом, некоторые пульсометры могут работать довольно хорошо в определенных условиях, и их можно использовать, если вы отслеживаете пульс для развлечения или случайно сравниваете интенсивность ваших тренировок — просто знайте, что они не идеальны. А если вы конкурентоспособный спортсмен или вам необходимо контролировать частоту сердечных сокращений по состоянию здоровья, вам может быть лучше с более сложным устройством, например нагрудным ремнем.

Здесь все становится действительно неясным. По этим потенциально неточным измерениям движения и частоты сердечных сокращений большинство устройств затем используют собственные алгоритмы для расчета расхода энергии. Некоторые трекеры позволяют добавлять информацию о вашем росте, весе, возрасте и поле, которую устройство использует для расчета основной скорости метаболизма — в основном, сколько калорий ваше тело сжигает каждый день при нормальных функциях.

Но сколько калорий вы сжигаете во время занятия — это самый ненадежный показатель, который рассчитывают фитнес-трекеры.

Маттссон является соавтором одного из немногих исследований, в котором изучается, насколько хорошо фитнес-трекеры работают с разными группами людей разного возраста, веса, роста, оттенка кожи и уровня физической подготовки. Его работа показала, что по всем направлениям ни одно устройство не имело коэффициента ошибок менее 20 процентов при подсчете сожженных калорий. «Инженеры создают алгоритмы для машин. Но люди — не машины », — сказал он.

В другом недавнем исследовании было протестировано четыре трекера — Apple Watch Series 4, Polar Vantage V, Garmin Fenix ​​5 и Fitbit Versa — и сделан вывод о том, что, хотя Apple Watch и Polar Vantage V довольно хорошо измеряли частоту сердечных сокращений, ни один из четырех следует использовать для отслеживания расхода энергии на тестируемых уровнях, которые варьируются от сидения до спринта.

Как и в случае с подсчетом шагов, Матссон сказал, что проблема заключается в алгоритме. «Поскольку они используют алгоритм и прокси-меры, он никогда не будет идеальным», — сказал он. «Самая большая проблема в том, что они разработали алгоритмы для определенной группы людей. В большинстве исследований вы говорите о белых мужчинах в возрасте от 30 до среднего уровня физической подготовки. Чем дальше вы уходите, тем больше риск возникновения проблемы ».

Маттссон сказал, что из-за этой ситуации фитнес-трекеры попадают в неудобную ловушку-22.Чтобы стать лучше, компаниям нужна более разнообразная группа людей, которые будут покупать и использовать их продукт. Таким образом, компании будут иметь более разнообразный набор данных для обучения алгоритмов и получить алгоритмы, учитывающие все разнообразие телосложения, уровни физической подготовки и возраст. «Но тогда вам нужно много людей, чтобы использовать их, даже если они не идеальны», — сказал он.

Итог? Если вы хотите подсчитать количество калорий, не полагайтесь на фитнес-трекер.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *