Dlaczego mój smartwatch tak śmiesznie miga, czyli wszystko o czujnikach

Tradycyjne zegarki potrafią być niesamowicie skomplikowane pod względem mechanicznym. Smartwatche także, jednak z powodu napakowania ich elektroniką.

Inteligentne zegarki i opaski to w zasadzie miniaturowe komputery - na pokładzie znajdziemy procesor, pamięć RAM i ROM, często służącą np. do wgrywania utworów muzycznych. Wprawdzie łączą się ze smartfonem, jednak na świecie pojawiły się też w pełni samodzielne urządzenia mogące zastąpić telefon.

Smartwatche to jednak nie tylko podzespoły typowe dla urządzeń komputerowych, ale także rozmaite czujniki biometryczne. Początkowo mieliśmy do czynienia ze względnie prostymi sensorami optycznymi, jednak świat idzie naprzód i możliwości smartwatchy są nieustannie rozszerzane.

Czujniki instalowane w inteligentnych zegarkach skupiają się m.in. wokół mierzenia parametrów krwi. Na rynku możemy znaleźć trzy podstawowe rodzaje.

Sensor PPG jest miernikiem optycznym służącym do pomiaru tętna. Zasada działania jest bardzo prosta. Składa się on z emitera światła (najczęściej pulsującej diody LED w zielonym kolorze) i czujnika wychwytującego światło odbite od skóry. Taką formę badania nazywa się fotopletyzmografią (z ang. PhotoPlethysmoGraphy).

Skurcz serca powoduje przepływ krwi, która rozszerza naczynia krwionośne. Jak zauważyliście, są one innego koloru niż otaczająca je tkanka, dlatego przepływająca krew powoduje subtelne zmiany barwy skóry. Sensor PPG je wychwytuje i przekazuje odczyty do oprogramowania smartwatcha, które je analizuje.

Czujniki optyczne ze względu na swoją naturę nie są precyzyjne i charakteryzują się względnie wysoką podatnością na błędy. Ponadto wymagają ciasnego zapięcia paska w celu unieruchomienia urządzenia na nadgarstku. Mimo wszystko dobrze sprawdzają się przy dłuższym mierzeniu pulsu. Instaluje się je w prawie każdym smartwatchu i inteligentnej opasce.

Sensor PPG znajdziecie m.in. w modelach Xiaomi Mi Band 4, Honor MagicWatch 2 czy Samsung Galaxy Watch Active2

Sensor ECG (lub EKG - ElektroKardioGram) bazuje z kolei na ładunkach elektrycznych i służy nie tyle do mierzenia samego przepływu krwi, ale jakości pracy serca. Kurczące i rozkurczające się komory mięśnia sercowego wywołują mikroskopijne sygnały na powierzchni skóry. W przeciwieństwie do technologii PPG dobrze sprawdza się w przypadku krótkich pomiarów.

Sensory ECG z urządzeń ubieralnych są oczywiście dużo mniej zaawansowane i dokładne niż ich szpitalne odpowiedniki. Powód jest prosty - smartwatch wykorzystuje jedną elektrodę, a medyczny elektrokardiogram kilkanaście. Warto zaznaczyć, że oprogramowanie wykorzystuje sztuczną inteligencję do interpretacji wyników.

Nie może być wykorzystany do profesjonalnego mierzenia jakości pracy serca ani rzetelnego wykrywania problemów zdrowotnych takich jak zawał czy arytmia. Mimo wszystko może wzbudzić naszą czujność jeśli wykryje, że tętno odbiega od normy.

Czujnik ECG znajdziecie m.in w modelach Apple Watch 5, Withings Move ECG oraz Amazfit Verge 2.

Pulsoksymetr, podobnie jak czujnik PPG, jest sensorem optycznym i mierzy natlenienie krwi. Bazuje na świetle czerwonym i podczerwonym. Mierzy, w jaki sposób promienie zachowują się w skórze - krew bogata w tlen pochłania mniej światła widzialnego, a więcej podczerwonego. Jak widzicie, nie ma w tym żadnej magii - sama technologia.

Pulsoksymetr znajdziecie m.in, w modelach Garmin Fenix 6, Fitbit Ionic czy Xiaomi Mi Band 5.

Smartwatche cechują się kompaktowymi wymiarami. Mimo wszystko oprócz sensorów wykrywających parametry krwi w obudowie często znajduje się miejsce dla innych czujników. W inteligentnych zegarkach można znaleźć:

• akcelerometr i żyroskop,
• kompas,
• barometr,
• wysokościomierz,
• termometr.

W smartwatchach i smart opaskach najczęściej spotyka się sensory mierzące ruch. Wykorzystywane są do mierzenia kroków, automatycznego pokazywania godziny po podniesieniu nadgarstka, do pomiarów snu czy aktywności fizycznych, a nawet wykrywania upadków. W przypadku dwóch ostatnich często wykorzystuje się także czujniki tętna.