Optischer Herzfrequenzsensor gegen Bioimpedanzsensor?

Ich kannte keinen besseren Ort, um das zu fragen, also geht es los. Für Aktivitäts-Tracker verfügt Fitbit über den Charge HR mit einem optischen Herzfrequenzmesser, während Jawbone über den UP3 mit einem Bioimpedanzsensor für die Herzfrequenz verfügt.

Können Sie bitte die Unterschiede zwischen den beiden erklären? Auch Diagramme würden es verständlicher machen.

Infos zum optischen Sensor: electronicdesign.com/displays/build-your-own-optical-heart-rate-sensor Sind auch Diagramme von hier relevant?

Auf Jawbones Blog gibt es einige Informationen:

Die Bioimpedanz misst den Widerstand des Körpergewebes gegen winzigen elektrischen Strom, um die Erfassung einer Vielzahl physiologischer Signale einschließlich Ihrer Herzfrequenz zu ermöglichen. Wenn Sie jemals Ihre Körperzusammensetzung wie den Fettgehalt gemessen haben, ist dies sehr ähnlich. Unsere Entscheidung für die Verwendung der Bioimpedanztechnologie unterscheidet uns in drei wesentlichen Punkten:

Batterielebensdauer. Da die Bioimpedanz im Vergleich zu optischen Sensoren bei gleicher Genauigkeit erheblich weniger Strom benötigt, können wir einen kleineren Formfaktor und eine längere Batterielebensdauer liefern. Physiologische Signale. Eine einzige Plattform mit Bioimpedanzsensoren erfasst eine Vielzahl von Signalen: Herzfrequenz, Atemfrequenz und galvanische Hautreaktion (allgemein als Hautleitwert bekannt). Aktualisierbare Technologie. Angesichts der Vielseitigkeit der Sensorplattform können (und werden) wir in den kommenden Monaten aufregende neue Funktionen mit einfachen, kostenlosen Firmware-Updates über Funk freischalten

Die optischen Sensoren (Photoplethysmographie) beruhen auf der Änderung des Blutvolumens in einer Ziffer oder einem Ohrläppchen (basierend auf dem Puls), wodurch sich die Lichtabsorptionseigenschaften ändern, wie sie von einem LED / Fotodiodenpaar erfasst werden. Sie sind ziemlich einfach zu bedienen und schwer zu verwechseln.

Die Bioimpedanzplethysmographie ist ähnlich, beruht jedoch auf einem sehr kleinen elektrischen Signal, das an einem Punkt des Körpers abgegeben und an einem anderen empfangen wird.

Es ist ziemlich gut beschrieben in Ein Bio-Impedanz-Messsystem zur tragbaren Überwachung von Herzfrequenz und Pulswellengeschwindigkeit unter Verwendung von Min-Chang Cho, Jee-Yeon Kim und SeongHwan Cho mit kleiner Körperfläche in Proc. IEEE EMBC, 1997, S. 2072–2073. (obwohl es schwierig sein wird, außerhalb einer Universität zu kommen)

Mein Verständnis ist, dass die Bioimpedanzmessung schwieriger ist, da die Platzierung der Elektroden ziemlich wichtig wird.

Ein Bioimpedanz- "Sensor" ist ein Schaltkreis, der an EKG-ähnlichen Elektroden auf der Haut angebracht ist. Für die Herzfrequenz verwenden sie kein Impedanzmaß - das wäre irgendwie sinnlos, wenn Sie das wunderbare, riesige EKG-Signal (Elektrokardiographie) haben.

Sie benutzen einfach EKG! Impedanzmessungen werden über dieselben Elektroden durchgeführt, die zur Messung des EKG verwendet werden, und liefern Atemfrequenz- und galvanische Hautreaktionsmessungen. Es ist möglich, eine Impedanzmessung zu verwenden, um die Herzfrequenz zu erfassen, aber es ist ein sinnloses Unterfangen, da das EKG ein überwältigendes Signal ist, das überall in Ihrem Körper vorhanden ist - es ist tatsächlich ein Artefakt bei anderen Messungen.

Die ppg-Messung ist sehr ungenau, wenn der Sensor in Bezug auf die Haut bewegt wird. Fx, wenn Sie gehen oder laufen, springt der Sensor herum. Der Sensor entnimmt eine Probe der Reflexion von einer blinkenden LED. Wenn der Blutfluss in Wellen auf Herzschlägen erfolgt, dehnen sich die Blutgefäße aus, was sich in Änderungen der gemessenen Proben vom Sensor widerspiegelt. Wenn der Sensor abprallt, messen Sie nicht immer am selben Ort. Die Herzfrequenz wird anhand der Differenz zwischen Ebbe und Flut des Blutstroms im Zeitverlauf berechnet. Dies ist offensichtlich ein Problem für einen Fitness-Tracker.

Markieren Sie meine Worte: Während Bioimpedanz (manchmal) verwendet werden kann, um genaue Biometrie unter genau den richtigen Bedingungen zu messen, gibt es keine Hinweise darauf, dass Bioimpedanz für eine kontinuierlich genaue Überwachung in Wearables funktionieren kann.

Die Gründe: 1) Die Platzierung der Elektroden ist schwierig und nicht universell. 2) Die physikalische Stabilität der Elektrode ist nicht auf eine Massenpopulation skalierbar (wiederum für eine kontinuierliche Überwachung). 3) Die Elektrodenkonditionierung ist problematisch (die Elektroden neigen zu Korrosion). 4) Das Bioimpedanzsignal wird von zahlreichen anderen Faktoren beeinflusst, die überhaupt nichts mit biologischen Signalen zu tun haben (Bewegungsartefakte, elektrische Interferenzen usw.) und anderen biologischen Signalen, die viel stärker sind als die winzigen HR- und BR-Signale. 5) Selbst wenn Sie ein kontinuierlich genaues Signal von der Bioimpedanz erhalten könnten, wäre es mit ziemlicher Sicherheit nur auf einer anpassbaren Basis, und die Tragbarkeit würde als "äußerst unangenehm" für das kontinuierliche Anziehen charakterisiert.

Ich habe glaubwürdige Forschungsarbeiten gesehen, in denen Bioimpedanz für Stichproben und Analysen unter bestimmten Bedingungen (z. B. Schlaf) sehr interessant sein kann. Und wenn sich Forscher auf bestimmte "Rest" -Anwendungsfälle konzentrieren, kann die Technologie meiner Meinung nach ziemlich weit gehen. Bei labilen Lebensbedingungen gibt es jedoch keine wirkliche Hoffnung auf Bioimpedanz bei tragbaren Geräten.

Natürlich wird nur die Zeit zeigen, ob ich Recht oder Unrecht habe ... Aber als Wissenschaftler ist es das nächstbeste, wenn man sich als richtig erweist, als falsch erwiesen zu werden.