Come funzionano i sensori all'interno del fitness tracker

Solo un paio di anni fa, i braccialetti per il fitness erano fondamentalmente glorificati contapassi indossati al polso. Ora stanno facendo di tutto, dalla misurazione della frequenza cardiaca durante una corsa all'avvertimento di allontanarsi dal sole. E sono ovunque. Ogni azienda, da Fitbit a Jawbone e Microsoft, ora produce dispositivi tecnologici da indossare al polso piuttosto avanzati, il tutto con la promessa di una salute migliore.

Ma cosa c'è in queste cose, comunque?

Anche se i cinturini per il fitness sono abbastanza semplici rispetto agli smartwatch completi, un numero crescente di sensori stipati all'interno li ha trasformati in complessi laboratori al polso. Ad esempio, la Band di Microsoft pubblicizza 10 diversi sensori nella piccola confezione. Con aspettative più alte che mai, le band stanno diventando molto tecniche e complicate per competere.

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Questi sono i sensori all'interno che lo rendono possibile.

Accelerometri

Il tracker più comune e basilare incluso è l'accelerometro. Può essere utilizzato per più cose, ma in genere viene utilizzato per contare i passaggi. Misurando l’orientamento e la forza di accelerazione, possono determinare se il dispositivo è orizzontale o verticale e se si sta muovendo o meno.

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Non tutti gli accelerometri sono uguali. Troverai sia digitali che analogici, diverse sensibilità e diversi numeri di assi. Quelli più semplici avranno solo due assi, mentre i sensori a tre assi possono misurare la loro posizione in tre dimensioni. A questo punto, la maggior parte dei fitness tracker utilizza accelerometri abbastanza avanzati per una maggiore precisione.

GPS

Il GPS è una tecnologia vecchia di decenni, ma la sua comparsa nei cinturini per il fitness è relativamente nuova perché i chip stanno diventando più efficienti: nessuno vuole un cinturino enorme al polso per ospitare un gigante batteria.

Il GPS è ancora piuttosto assetato di energia rispetto ad altri sensori.

Il sistema di posizionamento globale comprende una rete di 29 satelliti totali in orbita attorno alla Terra: in qualsiasi luogo, una persona dovrebbe trovarsi nel raggio di quattro satelliti necessari per individuare una posizione esatta.

Il ricevitore GPS riceve dai satelliti un segnale radio ad alta frequenza e a bassa potenza. Il tempo necessario affinché un segnale raggiunga il tuo polso può essere tradotto nella distanza dal satellite, che può essere tradotta in coordinate precise con i dati provenienti da un numero sufficiente di satelliti. I chip GPS continuano a migliorare nella gestione dell'utilizzo della batteria, ma il GPS è ancora piuttosto assetato di energia rispetto ad altri sensori.

A differenza del semplice conteggio dei passi, il GPS consente a corridori, camminatori e ciclisti di mappare facilmente il proprio esercizio e analizzare il terreno su cui si stavano allenando.

Cardiofrequenzimetri ottici

A differenza dell'ECG che un medico potrebbe utilizzare per misurare la frequenza cardiaca, un cardiofrequenzimetro ottico misura la frequenza cardiaca utilizzando la luce. Un LED brilla attraverso la pelle e un sensore ottico esamina la luce che rimbalza. Poiché il sangue assorbe più luce, le fluttuazioni del livello di luce possono essere tradotte in frequenza cardiaca – un processo chiamato fotopletismografia.

Attualmente, l’utilizzo di un cardiofrequenzimetro ottico al polso non è così preciso come utilizzarne uno sul polpastrello o sul petto. I modelli indossati sul petto imitano più da vicino una macchina per ECG.

Base B1
Smontaggio Base B1 (Immagine: iFixit)

Ci sono anche molte sfumature nella fotopletismografia, quindi ci saranno maggiori variazioni da marca a marca. Ad esempio, ciascuna banda deve compensare il tono della pelle. Nonostante alcuni elevati valori da parte dei produttori, la precisione dei risultati può variare in modo significativo. Questi non sono per gli atleti professionisti, sono più utilizzati per la guida generale della frequenza cardiaca, specialmente per i tipi da polso.

Sensore di risposta galvanica della pelle

I sensori di risposta galvanica della pelle misurano la connettività elettrica della pelle. Quando forze interne o esterne provocano eccitazione, di qualsiasi tipo, la pelle diventa un migliore conduttore di elettricità. In sostanza, quando inizi a sudare, a causa dell'esercizio o di qualcos'altro, la band sarà in grado di monitorarlo.

Un LED brilla attraverso la pelle e un sensore ottico esamina la luce che rimbalza.

Rilevare quando qualcuno sta sudando fornisce al software maggiori informazioni su ciò che sta facendo un utente, consentendo un migliore monitoraggio della salute. Essere in grado di correlare il livello di attività con una fonte diversa dalla semplice gravità fornita dall'accelerometro, consente a questi programmi di assumere un ruolo più simile a quello di un allenatore, raccomandando esercizi e livelli specifici di sforzo.

Termometri

Anche un semplice termometro può fornire informazioni preziose sulla temperatura cutanea. L'aumento della temperatura cutanea può indicare alla fascia fitness che ti stai esercitando o, se la frequenza cardiaca non aumenta di conseguenza, che potresti ammalarti.

Sensori di luce ambientale

I sensori di luce ambientale sono ovunque intorno a noi. Ad esempio, si dice al telefono di oscurare lo schermo di notte e di illuminarlo al sole. Un fitness tracker lo utilizza per lo stesso scopo e per rilevare l'ora del giorno.

Samsung Gear Fit
Smontaggio Samsung Gear Fit (Immagine: iFixit)

Nel modo in cui funziona un sensore di luce ambientale, lo spettro della luce viene ristretto in modo da rilevare solo le forme di luce visibili all'occhio umano. Quella luce viene tradotta in un segnale digitale e inviata al processore all'interno del cinturino.

Sensori UV

Ma che dire delle altre forme di luce? Invece di dire alla tua fascia fitness quanto è luminoso intorno a te, i sensori UV ti dicono quando potresti assorbire radiazioni UV dannose, solitamente dal sole. Il software confronta questi dati con i valori riconosciuti dagli scienziati come dannosi e ti riscalda per ripararti dal sole se rischi di scottarti.

Sensori di bioimpedenza

Il nuovo cinturino da polso UP3 di Jawbone utilizza un singolo sensore di bioimpedenza per coprire tre basi: frequenza cardiaca, frequenza respiratoria e risposta galvanica della pelle. Secondo il blog dell’azienda inviare spiegando la tecnologia: “Il sensore misura piccolissimi cambiamenti di impedenza all’interno del tuo corpo. Per la frequenza cardiaca, stiamo misurando le variazioni di impedenza create dal volume di sangue che scorre nelle arterie ulnare e radiale”.

Lo stesso sensore, indossato al polso, sarà anche in grado di rilevare la respirazione e l’idratazione osservando parametri come l’ossigeno nel sangue. Lo fa utilizzando quattro elettrodi che si scambiano una piccola quantità di energia elettrica e quindi misurando i risultati.

Conclusione

Questi sensori possono fornire a una fascia fitness una montagna di dati sulla frequenza cardiaca, la temperatura corporea e persino l'elevazione, ma non vale molto senza un software che li traduca in consigli utili. Dall’anticipare la malattia allo spronarti a fare più esercizio domani, sono tutti questi sensori che funzionano insieme che forniscono veramente un quadro chiaro della tua salute oggi e di cosa puoi fare per migliorarla Domani.

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