Як працює пульсометр в спортивних годинах

1. Як працює пульсометр
2. Для отримання стабільного і якісного сигналу необхідно змочити «електроди» на нагрудній ремені водою.
3. Помилки при роботі оптичних датчиків
4. Які бігові показники дозволяє отримати пульсометр
5. замість висновку

У той час, коли медицина не мала сучасних технічних засобів діагностики, пульс вимірювали, прикладаючи палець до артерії, і вважали кількість поштовхів стінки артерії через шкіру за певний проміжок часу - зазвичай 30 секунд або одну хвилину. Звідси і пішла назва цього ефекту - pulsus (лат. «Удар»), що вимірюється в ударах в хвилину.

Існує багато методик визначення пульсу, але найвідоміші - промацування пульсу на зап'ясті, на шиї, і в області сонної артерії.

Після появи електрокардіографа (ЕКГ), пульс стали обчислювати за сигналом електричної активності серця, заміряючи тривалість інтервалу (в секундах) між сусідніми зубцями R на ЕКГ, а потім перераховуючи в «удари в хвилину» за простою формулою: ЧСС = 60 / (RR- інтервал).

електрокардіограма

Електрокардіограма може багато що сказати про наших серцях і крім пульсу, але для зняття і розшифровки ЕКГ потрібні обладнання та кардіолог, яких не візьмеш з собою на пробіжку. На щастя, в сучасному світі практично кожен може дозволити собі пульсометр, який буде визначати частоту пульсу під час бігу і в стані спокою.

Як працює пульсометр

Вимірювання пульсу по електрокардіосигналів

Електрична активність серця була виявлена ​​і описана в кінці 19 століття, а вже в 1902 році Віллем Ейнтховен став першим, хто її технічно зареєстрував за допомогою струменевого гальванометра.

Віллем Ейнтховен і перший апарат для зняття і реєстрації ЕКГ. Прилад важив 270 кг.

Крім цього, Ейнтховен вперше записав електрокардіограму (він сам дав їй таку назву), розробив систему відведень і ввів назви сегментів кардіограми. За свою працю в 1924 році він став лауреатом Нобелівської премії.

У сучасній клінічній практиці для реєстрації ЕКГ використовують різні системи відведень (тобто схеми прикріплення електродів): з кінцівок, грудні відведення в різних конфігураціях і т.д. Для того щоб виміряти пульс, можна використовувати будь-які відведення - на підставі цього принципу були розроблені спортивні годинник, які вміють визначати ЧСС.

Один з перших бездротових пульсометрів

Ранні моделі пульсометрів складалися з коробочки (монітор) і проводів, що кріпляться до грудей. Перший бездротової ЕКГ-монітор був винайдений в 1977 році, і став незамінним помічником у тренуваннях збірної Фінляндії з лижних гонок. У масовий продаж перші бездротові пульсометри надійшли в 1983 році, з тих пір міцно зайнявши свою нішу в аматорському та професійному спорті.

При проектуванні сучасних спортивних гаджетів система відведень була спрощена до двох точок-електродів, а найвідомішим варіантом такого підходу стали спортивні нагрудні датчики у вигляді ремінця (HRM strap / HRM band).

Для отримання стабільного і якісного сигналу необхідно змочити «електроди» на нагрудній ремені водою.

У таких ремінцях електроди виконані у вигляді двох смужок з провідного матеріалу. Ремінець може бути частиною всього пристрою або пристібатися до нього застібками. Значення пульсу, як правило, передаються по Bluetooth на спортивно-туристичні годинники або смартфон по протоколу ANT + або Smart.

Ремінець-кардиодатчики - це, по суті, два ЕКГ-електроди, підключених з різних сторін грудей.

Вимірювання пульсу за допомогою оптичної плетизмографии

Зараз це найпоширеніший спосіб вимірювання пульсу з точки зору масового застосування, реалізований в спортивних годинах, трекерах, мобільних телефонах. А перші спроби використання цієї технології робилися ще в 1800-х роках.

Принцип роботи фотоплетізмографія

Звуження і розширення судини під дією пульсації кровотоку викликають відповідну зміну амплітуди сигналу, одержуваного з виходу фотоприймача.

Спосіб широко використовується в лікарнях, пізніше технологія перейшла і в побутові пристрої - компактні пульсоксиметри, які реєструють пульс і насичення киснем крові в капілярах пальця. Чудово підходить для періодичних вимірювань пульсу, але абсолютно не підходить для постійного носіння.

пульсометри

Ідея вимірювання пульсу з зап'ястя спортсмена за допомогою оптичної плетизмографии без додаткового носіння нагрудних ремінців виглядала дуже заманливо. Першими цю ідею реалізували в годиннику Mio Alpha, які проголосили свій пристрій проривом і новим витком у вимірі пульсу. Сам модуль вимірювального датчика був розроблений компанією Philips.

Світло, що потрапляє в кровотік, буде досить передбачувано розсіюватися при зміні швидкості кровотоку (наприклад, підвищення серцевого викиду) .Оптіческая технологія вимірює пульс за допомогою світлодіодів, які оцінюють кровотік на зап'ясті. Це означає, що ви можете вимірювати пульс без використання нагрудного датчика. На практиці це працює так: оптичний сенсор на зворотному боці годинника випромінює світло на зап'ясті за допомогою світлодіодів, і вимірює кількість розсіяного кровотоком світла.

Метод реєстрації пульсу для фотоплетізмографіческіх датчиків

Для вимірювання пульсу важлива область з максимальним поглинанням - це діапазон від 500 до 600 нм. Зазвичай вибирається значення 525 нм (зелений колір). Зелений світлодіод датчика пульсу - найбільш ходовий варіант в смарт-годинах і браслетах.

Зараз ця технологія добре відпрацьована і впроваджена в серійне виробництво. Спектр з'явилися пристроїв з подібною технологією досить широкий (смартфони, браслети-трекери, годинник), а виробники спортивних пристроїв теж не відстають - всі найбільш значущі компанії розширюють лінійку пульсометрів моделями з оптичними датчиками.

Помилки при роботі оптичних датчиків

Вважається, що оптичні датчики досить точно визначають пульс при ходьбі і бігу. Однак, при підвищенні частоти пульсу, скажімо, до 160 уд / хв, кровотік настільки швидко проходить через область датчика, що вимірювання стають менш точними.

Крім цього, на зап'ясті, де не так багато тканини, але багато кісток, зв'язок і сухожиль, будь-яке зниження кровотоку (наприклад, в холодну погоду) може спотворити роботу оптичного датчика пульсометра.

В одному невеликому дослідженні було проведено порівняльний аналіз точності нагрудних і оптичних датчиків пульсометрів. Випробовуваних розділили на дві групи, в одній групі пульс вимірювався за допомогою нагрудного датчика, а в іншій - за допомогою оптичного. Обидві групи проходили тест на біговій доріжці, де вони спочатку йшли, а потім бігли, в цьому час реєструвалася частота пульсу. У групі з нагрудним кардиодатчики точність вимірювання ЧСС була 91%, тоді як в групі з оптичним датчиком вона склала лише 85%.

На думку глави компанії Mio Global, в даний час жоден з датчиків пульсометра не зрівняється в точності з нагрудним ременем.

Не можна забувати і про специфічні ситуаціях, коли оптичний датчик може не працювати. Надіті поверх біговій куртки годинник, наявність татуювання на зап'ясті, нещільно прилеглі до шкіри годинник, тренування в спортзалі - все це може привести до похибок у вимірюванні пульсу за допомогою оптичних датчиків.

Незважаючи на це, технологічний прогрес у вимірі ЧСС привів до появи корисної альтернативи нагрудним ременів, і при усуненні ряду недоліків оптичних датчиків ми отримаємо ще один потужний і точний інструмент спостереження за пульсом під час занять спортом.

Які бігові показники дозволяє отримати пульсометр

Строго кажучи, просунута бігова динаміка вимірюється при наявності нагрудного ременя. Зовні звичайний, всередині датчик складається з трансмітера і акселерометра, завдяки якому і відбувається аналіз руху бігуна. Ті ж самі акселерометри є в телефонах, футподах, браслетах-трекерах.

Скріншот c вимірюваними показниками з програми Suunto Movescount

До просунутим бігових показників відносять три величини: час контакту з землею (ground contact time), вертикальні коливання (vertical oscillation) і частоту кроків, або каденс (cadence).

Час контакту з землею (ground contact time, GCT) показує як довго ваша стопа знаходиться на поверхні землі під час кожного кроку. Вимірюється в мілісекундах. Типовий бігун любитель витрачає на контакт з поверхнею 160-300 мілісекунд. При підвищенні швидкості бігу значення GCT коротшає, при уповільненні - зростає.

Існує взаємозв'язок між часом контакту з землею і частотою розвитку травм, а також м'язовим дисбалансом у бігуна. Зменшення часу контакту з землею знижує частоту травм. Одним з найбільш дієвих способів зменшити цей показник вважається вкорочення кроку (підвищення каденса), зміцнення сідничних м'язів і включення коротких спринтів в програму тренувань.

Вертикальні коливання (vertical oscillation, VO). Подивіться на будь-якого професійного бігуна - ви побачите, що верхня половина їх тулуба робить зовсім незначні рухи, в той час як основну роботу по переміщенню бігуна виконують ноги.

Вертикальні коливання визначають наскільки ваша верхня половина «підстрибує» при бігу. Ці підстрибування вимірюються в сантиметрах щодо якоїсь фіксованої точки (в разі нагрудного ременя - це сенсор, вбудований в нагрудний датчик). Вважається, що найбільш економічна техніка бігу передбачає мінімальні вертикальні коливання, а зменшення вертикальних коливань досягається підвищенням каденса.

Частота кроків або каденс (cadence). Як зрозуміло з назви показника, він демонструє кількість кроків за хвилину. Досить важливий параметр, що оцінює економічність бігу. Чим швидше ви біжите, тим вище каденс. Вважається, що частота близько 180 кроків за хвилину є оптимальною для ефективного і економічного бігу.

Пульсові зони (heart rate zones). Знаючи максимальний пульс, різні моделі бігових годин можуть розбивати вашу тренування по пульсовим зонам, показуючи, скільки часу в ході тренування ви провели в тій чи іншій зоні.

У різних виробників ці зони позначені по-своєму, але їх можна поділити на такі типи: відновна зона (60% від максимального ЧСС), зона для тренування витривалості (65% -70% від максимального ЧСС), зона тренування аеробного ємності (75 82% від максимальної ЧСС), зона ПАНО (82-89% від максимального ЧСС) і зона максимальної аеробного навантаження (89-94% від максимального ЧСС).

Знання своїх пульсових зон допоможе вам отримати максимум від кожного тренування. Про тренування по пульсу ми детально розповімо в наступній статті рубрики.

Крім просунутих бігових характеристик сучасні пульсометри можуть вимірювати і відслідковувати ще кілька цікавих показників:

EPOC (excess post-exercise oxygen consumption). Показник споживання кисню після тренування демонструє, наскільки змінився ваш метаболізм після пробіжки. Ми всі знаємо, що біг призводить до спалювання калорій, але навіть після того, як тренування закінчилася, калорії продовжують згоряти. Безумовно, для їх заповнення потрібно якісно відновитися.

Спостереження за показником EPOC допоможе вам зрозуміти, які тренування найбільш енергетично затратні, а також поліпшити процес відновлення.

Підрахована споживання кисню (est. VO2). Показник поточного споживання кисню, розрахований на підставі максимального споживання кисню і максимальної ЧСС.

Максимальне споживання кисню (VO2max) . Показник відображає здатність вашого організму споживати кисень. Це важливо, оскільки при підвищенні цього показника ваше тіло може краще і швидше утилізувати доставляється до працюючих м'язів кисень.

Значення максимального споживання кисню (МПК) збільшується при підвищенні тренованості. Це один з найважливіших бігових показників, безпосередньо пов'язаний з економічністю бігу. Як і у випадку з визначенням максимальної ЧСС, найкращим способом визначення МПК є тестування в лабораторії, але ряд виробників пульсометрів використовує алгоритми розрахунку МПК прийнятної точності. Тренування допомагають поліпшити значення цього показника.

Бігова продуктивність (running performance). Показник, який використовує VO2max (глобальний стандарт аеробного тренованості і витривалості) для відстеження прогресу в тренуваннях.

Піковий тренувальний ефект (peak training effect, PTE). Показує вплив тренувальної сесії на загальну витривалість і аеробне продуктивність. Чим ви тренированнее, тим важче ви повинні тренуватися для того, щоб досягти більш високих цифр PTE.

замість висновку

При інтенсивному використанні пульсометр може бути чудовим помічником для бігуна. Вкрай невірно вважати пульсометр дорогою іграшкою, який зовсім необов'язковий для «серйозних» спортсменів. Визначтеся з цілями на сезон, а після почніть вибудовувати тренувальний план.

Пам'ятайте, що вимір і контроль ЧСС під час тренувань - надійний спосіб поліпшити результати і уникнути перетренованості.

Для тих, хто тільки починає свій біговій шлях, можна порекомендувати спочатку спостерігати за пульсом під час легких пробіжок, і вже потім переходити до якого-небудь тренувального плану. Дані, отримані за допомогою пульсометра, допоможуть зрозуміти, як ваш організм реагує на навантаження.

Тим не менш, не потрібно ставати заручником цифр і гаджетів. Вчіться слухати свій організм, оцінюйте відчуття від кожного тренування, ну а цифри стануть важливим додатковим джерелом інформації.

Рубрика «На пульсі» виходить за підтримки бренду Suunto. Використовуючи промо-код «Ногібогі», ви отримаєте знижку 5% на будь-який годинник з колекції Suunto Spartan .