Как работают фитнес-трекеры и помогают ли они улучшить здоровье

Фитнес-трекеры похожи на смартфон — внутри тоже процессоры и датчики, иногда экран, динамик и микрофон.

Большинство устройств не просто подсчитывают шаги, а фиксируют изменения в работе тела. Разбираемся, как гаджеты измеряют показатели и есть ли смысл отслеживать не только активность, но и насыщение крови кислородом, сон, устойчивость при ходьбе, ЭКГ и другие данные.

Мы рассмотрели базовые и популярные устройства — браслеты и наручные часы с функцией трекера. Другие портативные трекеры работают по тем же принципам.

Фитнес-трекеры — это связка аппаратуры и программной обработки. Датчики фиксируют показатели, а алгоритмы анализируют и превращают сырые данные в понятный пользователям вид. Обычно устройства связаны со смартфоном и выгружают показатели еще и туда.

Фитнес-трекеры бывают разных формфакторов, размеров и направленности. К примеру, некоторые устройства предназначены для профессиональных спортсменов и отличаются особыми возможностями. Проще всего разделить трекеры по внешнему виду.

Браслет. Самое доступное устройство для отслеживания активности и здоровья — на рынке их очень много, можно найти вариант за любые деньги. Форма браслета удобна и с точки зрения производства, и с точки зрения потребителя. Браслет на запястье позволяет точно считывать активность, а пользователь получает практичный аксессуар.

Первые популярные браслеты-трекеры от компании Jawbone больше походили на силиконовое украшение. Устройства умели считывать шаги, анализировать периоды активности и отдыха, а возможность мягко разбудить владельца вибрацией в свое время считалась уникальной.

Для некоторых умный будильник стал одной из главных причин покупки таких устройств, но теперь этим сложно кого-то удивить. Подсчет частоты пульса, мониторинг качества сна, уведомления со смартфона — уже стандартный набор для любого гаджета. Почти все браслеты получают цветной экран, распознают разные фразы сна и бодрствования, а также сами определяют виды активности. Даже фитнес-тренеры зачастую опираются на показания трекеров при планировании занятий, хоть и не без скепсиса: устройства могут ошибаться.

Самые доступные модели стоят от 600 ₽, но пользователи плохо отзываются о подобных девайсах малоизвестных производителей. Бюджетные трекеры быстро разряжаются и очень неточно считывают показания — например, поездку в трамвае могут распознать как бег.

Более ходовые устройства, например Xiaomi, стоят уже от 3500 ₽. За эти деньги можно получить все базовые возможности, а еще влагозащиту при погружении в воду на глубину до 50 метров — можно будет плавать в бассейне. Из последних новшеств — уровень насыщения крови кислородом, SpO2.

Дорогие устройства предлагают более точное измерение параметров и некоторые эксклюзивные функции, но стоят уже больше 10 000 ₽. Например, помогают подсчитать, сколько калорий усвоил организм. Браслеты оснащены теми же датчиками, что и более доступные аналоги, но работают точнее.

Умные часы. Похожи на браслеты, но обычно более массивные, крупные и имеют больше возможностей для управления. Самые популярные модели стоят от 2000 ₽, но производители вроде Apple и Samsung предлагают часы и за 40 000 ₽.

Смарт-часы технически почти не отличаются от обычных фитнес-трекеров. Производители позиционируют их как дополнение к смартфонам, но с оглядкой на традиционные часы. Корпус из титана или стали, сапфировое стекло и кожаный ремешок — все это было и раньше, но теперь к подсчету времени добавили акселерометр, гироскоп и анимированные циферблаты.

Кольца. Если пользователю не по душе аксессуары на запястье, то на рынке еще остались альтернативы в виде колец. Правда, в этой категории выбор не очень широкий.

Популярные модели, скажем, от Oura, в России доступны по цене около 25 000 ₽. За эти деньги пользователь получает металлическое кольцо сдержанного дизайна, которое умеет почти все то же, что и другие фитнес-трекеры. Производители упаковали аналогичные микросхемы и датчики в сверхкомпактный корпус, чем и объясняется высокая цена устройств.

На кольцах нет дисплея, но есть индикаторы, сообщающие о состоянии гаджета, и некоторые обозреватели относят это к преимуществам. Пока умные часы нередко постоянно отвлекают уведомлениями с телефона, кольцо тихо выполняет свою работу.

Впрочем, кольцо не всегда подходит для главной цели подобных гаджетов — занятий спортом. Обозреватели пишут, что его надо снимать при поднятии штанги или других подобных активностях. Иначе устройство либо неверно регистрирует события, либо попросту сильно изнашивается.

Несколько лет назад на рынке можно было найти еще и подвесные трекеры, например Fitbit Ultra или Misfit Shine. Но гаджеты спорно считывали показатели и имели проблемы с надежностью, поэтому производители перестали их выпускать.

Гироскоп и акселерометр — распознают физическую активность и отдых. Эти датчики отвечают за базовые возможности вроде подсчета шагов. Их часто путают и считают одним и тем же сенсором, но это разные устройства, которые дополняют друг друга. Акселерометр измеряет ускорение браслета или часов, а гироскоп «понимает», где именно в пространстве находится объект.

Так гаджеты могут примерно понять, чем занимается владелец. Например, во время бега или плавания рука с часами двигается определенным образом, поэтому алгоритмы в часах распознают активность по шаблону.

С помощью таких же технологий разработчики научили трекеры определять нетипичные для человека состояния, например падения. Apple Watch в таком случае предлагают вызвать экстренные службы либо сами совершают вызов, если владелец упал и не двигается в течение минуты. Функция работает в том числе и в России.

За счет акселерометра и гироскопа работает и умный будильник: устройство собирает данные о непроизвольных движениях и распознает конкретную фазу сна, фиксирует его качество.

Оптические датчики — считывают пульс и распознают гемоглобин. Один из главных элементов в уравнении расчета активности — это пульс. Для его измерения существуют оптические датчики. Они измеряют и сердцебиение, и насыщение крови кислородом. Чаще всего фитнес-трекеры работают с помощью плетизмографии — записи колебаний объема внутренних органов.

Устройство просвечивает кожу светодиодом, а специальный сенсор регистрирует, сколько света отразилось обратно. Кровь поглощает свет интенсивнее, чем окружающие ткани, поэтому сужение сосудов из-за сокращений сердца позволяет подсчитать пульс.

В современных трекерах датчики достаточно точны, чтобы распознавать в крови гемоглобин — это белок, который переносит кислород по организму. Для этого используют несколько светодиодов — красный, зеленый и инфракрасный. Если в крови много гемоглобина, то чаще всего много и кислорода — такая кровь хуже пропускает инфракрасный свет, но хорошо пропускает красный. А если гемоглобина мало, то наоборот.

Во время пандемии измерять уровень кислорода стало особенно популярно — болеющие могли следить за сатурацией круглосуточно. Но фитнес-трекеры для этой задачи не очень подходят: они не так точны, как медицинские пульсоксиметры, и могут выдать угрожающие значения, только когда будет слишком поздно.

К тому же технология достаточно простая, а трекеры пока не так умны, чтобы распознавать, на что они надеты. Свет отражается от любых предметов, именно поэтому умные часы могут найти пульс у банана или туалетной бумаги.

Из-за этого даже возникают заблуждения: например, что трекер нужно носить чуть выше центра запястья, чтобы датчики замеряли пульсации лучевой или локтевой артерии. Это не принесет пользы, поскольку современные гаджеты просвечивают не вены и артерии, а капилляры и артериолы. Другими словами, они работают в коже и в подкожном слое. Поэтому стоит следовать советам производителей.

Электроды — снимают электрокардиограмму. С помощью оптических датчиков и электрода некоторые устройства способны замерять ЭКГ. Но точность таких измерений далека от полноценной электрокардиограммы в больнице — например, Apple Watch делают ЭКГ по двум электродам против десяти в медицинских приборах.

Показатель все же может быть полезным для некоторых людей, потому что позволяет зафиксировать нерегулярный сердечный ритм. Это одна из возможных причин развития смертельно опасного сердечного приступа.

Для работы ЭКГ достаточно пропустить слабый разряд тока через тело и зарегистрировать электрические поля, возникающие из-за работы сердца человека. Метод известен с 19 века: нужны только электроды, которые регистрируют разность потенциалов тока.

В больницах обычно используют электроды, образующие 12 отведений, — вариантов расположения датчиков на теле. Только два из них не зависят от остальных, поэтому с помощью математических формул можно рассчитать еще четыре — так работают Apple Watch, Galaxy Watch и другие носимые устройства из той же категории. Им не нужно десять физических контактов, достаточно двух.

Один датчик расположен в колесике управления, а другой встроен в датчик пульса на задней стороне гаджета. Для измерения нужно приложить палец к кнопке и таким образом замкнуть цепь, чтобы часы могли пропустить разряд и измерить электрические поля. После этого нужно подождать 30 секунд, и часы выдадут один из трех результатов: наличие мерцательной аритмии, синусовый ритм — норма, низкий или высокий пульс — повторное измерение.

Алгоритмы — собирают и анализируют информацию. Данные со всех модулей трекер сохраняет в сыром виде. Браслет не умеет считать потраченные калории, но записывает активность через акселерометр и пульс за счет оптического датчика.

Данные программно обрабатываются и на самом устройстве, и на смартфоне. Результаты сопоставляют с ростом и весом пользователя, учитывая возраст и другие базовые показатели. Это похоже на математику в школе: если часть данных известна, то можно вычислить неизвестные.

Алгоритмы фильтруют лишнее — все действия, которые можно принять за внезапный спорт. Мытье рук, набор текста на клавиатуре или активная жестикуляция не вводят современные трекеры в заблуждение.

Графиками активности и умным будильником пользователей удивить уже сложно. Но благодаря программным возможностям современные устройства проводят комплексную оценку состояния, хотя это и не всегда полезно или необходимо.

Да, но не совсем. Все фитнес-трекеры — помощники в заботе о здоровье, но не медицинские устройства. Их нельзя использовать для постановки диагноза, но они могут подсказать, когда надо обратиться к врачу.

Производители заявляют, что гаджеты достаточно точны, но предупреждают, что подозрительные или противоречивые результаты измерений стоит перепроверить у врачей. Исследования это подтверждают — иногда трекеры ошибаются, значительно искажая реальную картину.

Обычно ошибки связаны с неправильным ношением устройства. Например, для измерения пульса важно плотное прилегание в правильном месте, а для корректного подсчета сжигания калорий — точное внесение съеденного в программу.

Это не значит, что гаджеты для здоровья бесполезны или опасны. Например, они способны заподозрить коронавирусную инфекцию на ранних стадиях и помочь следить за восстановлением после болезни. А Apple Watch предупреждают о падении и мерцательной аритмии — эти возможности уже неоднократно спасали жизни людям.

По данным исследований, регулярное ношение фитнес-трекеров несет скорее позитивный эффект. Владелец видит свои достижения в измеримых величинах и может добиться большего. Главное, чтобы устройство оставалось инструментом мониторинга, а не провоцировало зависимость от контроля.

1. Сформируйте список показателей, который нужен именно вам: например, пульс, ежедневная активность. Не следите за чем-то просто так — чрезмерный контроль вызывает зависимость.
2. Заведите медицинскую карту в приложении и внесите актуальные данные о вашем росте, весе или заболеваниях. Необязательно указывать избыточные данные — можно обойтись базовыми параметрами.
3. Изучите возможности, о которых ранее не задумывались. Оценка насыщения крови кислородом — SpO2 — может быть полезна и отдельным спортсменам, и людям, страдающим от заболеваний дыхательной системы или живущим в горах. А показания максимального потребления кислорода — VO2max — в основном нужны только профи, но будут полезны и начинающим бегунам.
4. Не пренебрегайте измерением пульса. Вы можете не чувствовать учащенного сердцебиения, но в каких-то критических ситуациях трекер подскажет вам, что было бы неплохо успокоиться, или, наоборот, сообщит, что пульс слишком низкий.
5. Включите функцию оценки стресса и замер окружающего шума, если эти функции предусмотрены. Это поможет лучше избегать стрессовых ситуаций, в которые вы попадаете неосознанно.
6. Свяжите свой трекер с другими девайсами. В некоторых гаджетах есть модуль GPS или протокол связи ANT+, с ними трекер может синхронизироваться с навигаторами, велокомпьютерами и другим оборудованием для туризма и активного спорта.