что показывает кислород в крови на браслете
Разбираемся в особенностях технологии контроля насыщения крови кислородом для носимых устройств.
Новая метрика активно ворвалась на рынок носимой электроники в прошлом году, и стала только популярнее в период пандемии. Теперь, практически любое носимое устройство вне зависимости от его стоимости, должно обладать возможностью измерения уровня кислорода в крови. Это может показаться сложным, но PulseOX помогает отслеживать такие состояния как апноэ сна, а также помогает восстанавливаться спортсменам.
Так почему пульсоксиметр в корпусе смарт-часов и трекеров стал так важен? Разбираемся в вопросе далее.
Что такое пульсоксиметр / датчик SpO2?
Когда мы говорим о пульсоксиметрах или пульсоксиметрии, мы углубляемся в сферу медицинских технологий и говорим об устройстве, которое может измерять уровень кислорода или сатурацию кислорода в крови. Раньше эта технология реализовывалась через специальные устройства с зажимом, которые надевались на палец (руки или ноги) или даже на мочку уха.
Оптические датчики SpO2 используют сигналы красного и инфракрасного спектра для определения уровня кислорода, обнаруживая его изменения по цвету крови. Метрика измеряет объем света, проходящего через палец за единицу времени, и передает данные на экран устройства, отображающий процентное содержание кислорода в крови.
Зачем отслеживать кислород в крови?
Процент насыщения кислородом более 95% считается нормальным показателем для здорового человека. Если результат 92% или меньше, возможно, самое время выяснить, связано ли это с еще не обнаруженной проблемой со здоровьем. Институт Джона Хопкинса (John Hopkins Medicine) объясняет, как измерение уровня кислорода с помощью пульсоксиметрии может помочь понять целый ряд проблем, связанных со здоровьем.
Показатель можно использовать, чтобы понять необходимость применения дополнительной кислородной терапии, измерить способность человека справляться с интенсивными физическими нагрузками, а также проверить, испытывает ли пользователь проблемы с дыханием во время сна.
COVID-19 привлек особое внимание к теме насыщения крови кислородом, но есть много менее серьезных причин, чтобы следить за уровнем кислорода в крови. Так спортсмены или люди, проводящие время на большой высоте, могут контролировать уровень кислорода в крови. Однако именно апноэ сна действительно делает SpO2 полезным датчиком. Это заболевание, которое может привести к увеличению риска высокого кровяного давления, ожирения и даже может вызвать сердечный приступ, если его не лечить. И именно здесь могут пригодиться подобные данные от носимых устройств.
По оценкам американских ученых, около 22 миллионов американцев страдают апноэ сна, и большинство даже не подозревают об этом. А в нашей стране подобные исследования вообще не проводились.
Уровень насыщения крови кислородом является ценной информацией для людей, страдающих от астмы, пневмонии, сердечной недостаточности и рака легких.
Эволюция пульсоксиметра
Говорят, что первый прибор контроля насыщения кислородом появился еще в 1930-х годах, когда действительно начались исследования передачи света через кожу.
Только в 1960-х и 70-х годах пульсоксиметры стали превращаться в те медицинские приборы, которые сейчас используются в больницах, и которые можно купить в аптеках. Hewlett Packard была первой компанией, выпустившей ушной оксиметр, который широко использовался в клинических лабораториях сна из-за его огромных размеров. Но именно японский биоинженер Такуо Аояги (Takuo Aoyagi) в начале 1970-х первым разработал неинвазивный способ использования света, проходящего через ухо, а затем создал и привычный нам пульсоксиметр.
С тех пор и до сегодняшнего дня устройства стали меньше и, что особенно важно, дешевле в производстве, что сделало их по-настоящему массовыми.
Носимые устройства с пульсоксиметром, которые можно купить прямо сейчас
Пульсоксиметры начинают применяться в носимых устройствах известных брендов, и используются эти данные по-разному. Началось все с фитнес-трекера Withings Pulse Ox, который измерял уровень кислорода в крови, когда палец прикладывался к датчику на задней панели устройства. Но с тех пор все изменилось, и теперь процесс снятия этих измерений стал намного проще и выполняется с запястья.
Apple Watch Series 6
Компания Apple впервые представила возможность измерения насыщения крови кислородом на модели Series 6, и предлагает возможность ручного измерения «по требованию», а также автоматической записи данных во время сна.
Можно использовать приложение Blood Oxygen для 15-секундного теста SpO2, который регистрируется в приложении Apple Health. При автоматической записи во время сна, смарт-часы можно использовать в качестве системы раннего предупреждения об апноэ сна и других возможных отклонений, чтобы использовать эти данные для обращения к врачу и проведения медицинских исследований.
Различные устройства Fitbit
Fitbit уже давно использует SpO2, и он доступен на всех умных часах: Fitbit Versa, а также на Charge 4 и новых Fitbit Sense.
В отличие от других брендов, SpO2 компании ориентирован не на ручные проверки, а на отслеживание данных о сне. Пользователь получает график расчетного изменения содержания кислорода, который показывает насыщение крови во время сна, используя систему светофора для отображения любых (возможных) событий апноэ.
Устройства Garmin
Компания Garmin оснастила пульсоксиметрами значительную часть своего модельного ряда, в том числе модели Fenix 6X, Fenix 5X, Vivoactive 4 и Forerunner 245/645/945.
Специальный виджет на экране отображает процентное содержание кислорода в крови вместе с данными о наборе высоты, чтобы показать уровни кислорода в крови. Это особенно полезно для тех, кто увлекается пешим туризмом, горными видами спорта и отправляется в большие экспедиции. С помощью данных о наборе высоты можно увидеть, как показания оксиметра меняются относительно роста пользователя.
Однако многие носимые устройства используют Pulse Ox по другой причине: апноэ сна. Мы уже говорили, что им страдают многие люди на планете, но не знают об этом (уровень кислорода в крови падает во время сна). Это может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья.
Garmin Vivosmart 4 может регистрировать уровень кислорода в крови во время сна, и это отражается в приложении, в разделе о сне. Однако устройство не предупреждает, в частности, об апноэ во сне, и пользователю нужно самостоятельно просматривать данные. Более того, на многих устройствах Pulse Ox отключен по умолчанию, так как это существенно снижает автономность.
Huawei Watch GT 2
Huawei Watch GT2 обладают датчиком SpO2, как и модели GT2e и GT2 Pro. Однако доступно только ручное измерение, поэтому во время сна считывать показания возможности нет (пока).
Это делает смарт-часы китайского гиганта менее полезным в качестве устройства для мониторинга состояния здоровья, хотя доступна проверка показаний при наборе высоты.
Что показывает кислород в крови на браслете
Год назад на рынке умных устройств случился бум: в новых умных часах и фитнес-браслетах появилась дополнительная функция — измерение уровня кислорода в крови. О том, что это, как измеряется и насколько это важно читайте в нашей статье.
Что такое SpO2 и зачем его отслеживать
SpO2 или сатурация — степень насыщения крови кислородом. Чем больше кислорода, тем выше показатель SpO2, он измеряется в процентах. Нормальный показатель — от 95% до 99%.
Есть две категории людей, которым необходимо следить за уровнем кислорода в крови: спортсмены и люди с заболеваниями легких или болезнями, влияющими на способность дышать. Но следить за этим показателем может любой желающий, и сейчас это стало возможно благодаря фитнес-браслетам и умным часам с такой функцией.
Как измеряют показатель насыщения крови кислородом
В умных часах, фитнес-браслетах и других устройствах есть особый датчик, пульсоксиметр, который измеряет и пульс, и сатурацию. Кислород попадает в организм во время дыхания через нос или рот, а затем проходит через кровеносные сосуды легких — альвеолы, и капилляры, после чего попадает в кровоток. Поэтому датчик ищет не столько кислород, сколько следит за гемоглобином, ведь именно красные тельца в крови разносят кислород по организму. Датчик пускает свет с определенной длиной волны через кожу — обычно это инфракрасный спектр, — фоторедактор находит и отображает гемоглобин в крови.
Точность измерения сатурации умными часами и фитнес-браслетами
Ни один прибор не может обеспечить 100% гарантию точности измерения, поэтому производители гаджетов указывают, что устройства не рекомендуется использовать для медицинской диагностики.
На точность могут повлиять такие факторы, как освещенность, подвижность человека и даже оттенок его кожи, но в некоторых устройствах собираются и другие сопутствующие показатели, чтобы результат был более точным. Это данные акселерометра, освещенность внешнего датчика и многие другие, а после этого идет обработка полученной информации.
Поэтому, чтобы измерить показатель насыщения крови кислородом и получить наиболее точный результат, необходимо сидеть неподвижно во время измерения, носить девайс под рукавом кофты и отдавать предпочтение темным ремешкам, чтобы избежать лишнего света, влияющего на датчик.
Чем еще полезен пульсоксиметр в умных часах
Кроме измерения уровня кислорода в крови, девайс поможет выявить проблемы со сном, если у вас будет стоять круглосуточный мониторинг. Например, он сможет указать на наличие апноэ у человека — состояние, когда дыхание человека останавливается либо становится затрудненным, и он просыпается. Причины могут быть разные, но пульсоксиметр поможет вам определить наличие этой проблемы.
Еще один плюс от постоянного трекинга: зная, что показатель находится ниже среднего, вы можете выполнить дыхательную гимнастику и насытить кровь кислородом. Для этого в большинстве девайсов есть упражнения на дыхание. Обычно они состоят из программ, в которых чередуются различные типы вдохов и выдохов. Или же часы просто предлагают в течение минуты дышать равномерно и глубоко. Кровь насыщается кислородом, ваше самочувствие улучшается, и вы ощущаете прилив сил.
Мы кратко разобрали, как работает пульсоксиметр в часах и браслетах, насколько он точен и для чего еще можно использовать этот датчик, кроме измерения кислорода в крови.
Лайк — лучшее спасибо!
Если в вашем девайсе есть такая функция, скажите, вы пользуетесь ею?
Что показывает кислород в крови на браслете
Год назад на рынке умных устройств случился бум: в новых умных часах и фитнес-браслетах появилась дополнительная функция — измерение уровня кислорода в крови. О том, что это, как измеряется и насколько это важно читайте в нашей статье.
Что такое SpO2 и зачем его отслеживать
SpO2 или сатурация — степень насыщения крови кислородом. Чем больше кислорода, тем выше показатель SpO2, он измеряется в процентах. Нормальный показатель — от 95% до 99%.
Есть две категории людей, которым необходимо следить за уровнем кислорода в крови: спортсмены и люди с заболеваниями легких или болезнями, влияющими на способность дышать. Но следить за этим показателем может любой желающий, и сейчас это стало возможно благодаря фитнес-браслетам и умным часам с такой функцией.
Как измеряют показатель насыщения крови кислородом
В умных часах, фитнес-браслетах и других устройствах есть особый датчик, пульсоксиметр, который измеряет и пульс, и сатурацию. Кислород попадает в организм во время дыхания через нос или рот, а затем проходит через кровеносные сосуды легких — альвеолы, и капилляры, после чего попадает в кровоток. Поэтому датчик ищет не столько кислород, сколько следит за гемоглобином, ведь именно красные тельца в крови разносят кислород по организму. Датчик пускает свет с определенной длиной волны через кожу — обычно это инфракрасный спектр, — фоторедактор находит и отображает гемоглобин в крови.
Точность измерения сатурации умными часами и фитнес-браслетами
Ни один прибор не может обеспечить 100% гарантию точности измерения, поэтому производители гаджетов указывают, что устройства не рекомендуется использовать для медицинской диагностики.
На точность могут повлиять такие факторы, как освещенность, подвижность человека и даже оттенок его кожи, но в некоторых устройствах собираются и другие сопутствующие показатели, чтобы результат был более точным. Это данные акселерометра, освещенность внешнего датчика и многие другие, а после этого идет обработка полученной информации.
Поэтому, чтобы измерить показатель насыщения крови кислородом и получить наиболее точный результат, необходимо сидеть неподвижно во время измерения, носить девайс под рукавом кофты и отдавать предпочтение темным ремешкам, чтобы избежать лишнего света, влияющего на датчик.
Чем еще полезен пульсоксиметр в умных часах
Кроме измерения уровня кислорода в крови, девайс поможет выявить проблемы со сном, если у вас будет стоять круглосуточный мониторинг. Например, он сможет указать на наличие апноэ у человека — состояние, когда дыхание человека останавливается либо становится затрудненным, и он просыпается. Причины могут быть разные, но пульсоксиметр поможет вам определить наличие этой проблемы.
Еще один плюс от постоянного трекинга: зная, что показатель находится ниже среднего, вы можете выполнить дыхательную гимнастику и насытить кровь кислородом. Для этого в большинстве девайсов есть упражнения на дыхание. Обычно они состоят из программ, в которых чередуются различные типы вдохов и выдохов. Или же часы просто предлагают в течение минуты дышать равномерно и глубоко. Кровь насыщается кислородом, ваше самочувствие улучшается, и вы ощущаете прилив сил.
Мы кратко разобрали, как работает пульсоксиметр в часах и браслетах, насколько он точен и для чего еще можно использовать этот датчик, кроме измерения кислорода в крови.
Лайк — лучшее спасибо!
Если в вашем девайсе есть такая функция, скажите, вы пользуетесь ею?
Мобильная диагностика: как работают датчики уровня кислорода, пульса, ЭКГ и шума
Содержание
Содержание
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:
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.