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Tipos de sensor óptico para medir la FC


#1
Desde hace un par de años (2013) se está generalizando el sistema de medición de la frecuencia cardiaca mediante sensor óptico (Optical HR en inglés). Sin embargo, no es un sistema único, sino que tiene diferentes variantes en función de las luces LEDs empleadas.

[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-prueba-1.jpg?resize=750%2C562]

ANTECEDENTES

Partiendo de la patente original de la multinacional Philips, en 2013 se produjo el lanzamiento casi simultáneo de dos productos que utilizaban un sensor óptico para medir la frecuencia cardiaca: Basis B1 y Mio Alpha.

Aunque el lanzamiento se produce en el mismo año y ambos dispositivos utilizan la misma tecnología, el target al que están orientados los productos es diferente, así como los LEDs utilizados, un detalle fundamental para entender la utilidad y evolución de los sensores ópticos.

Actualmente, las principales empresas de componentes fabrican sensores ópticos para los relojes deportivos inteligentes que lo desean, incluyendo opciones de Bluetooth Smart, como por ejemplo: Texas Instruments. (Ver TIDA-00011).

VENTAJAS

La principal ventaja es que se prescinde de la banda pectoral para la medición de la frecuencia cardiaca. De esta forma, se integra en un solo dispositivo la emisión y recepción de la frecuencia cardiaca, olvidándonos de sistemas de transmisión, compatibilidades y necesitar 3 piezas (banda pectoral, pastilla y reloj) para conocer nuestra frecuencia cardiaca.

INCONVENIENTES

Sin embargo, el hecho de prescindir de una banda pectoral pegada al cuerpo, no supone que desaparezca la sensación de “algo que aprieta en alguna parte del cuerpo”, ya que el sensor óptico necesita estar en contacto con la piel y apretado de manera firme (sin cortar la circulación) por encima del hueso de la muñeca (cuidado que se termina resbalando muchas veces hasta la muñeca).

Y esta necesidad de estar apretado y por encima del hueso de la muñeca es así porque la luz es el enemigo irreconciliable del sensor óptico. Si hay luz o no hay contacto con la piel, la medición será errónea.

MEDICIÓN

En el blog zitaSport hemos comparado la medición convencional con banda pectoral y pastilla con la medición mediante sensor óptico. No es objeto de este eartículo entrar en detalle en el análisis los puntos fuertes de cada sistema, invitamos a leer: Adidas Smart Run vs. Suunto Ambit2 R: Análisis de frecuencia cardiaca.

A modo de resumen, decir que hay diferencia entre ambos sistemas de medición en cuanto a su rapidez y sensibilidad a la hora de percibir cambios en la frecuencia cardiaca. El sensor óptico reacciona con más lentitud y con menor sensibilidad. Esto puede ser significativo en entrenamientos tipo HIIT, pero es anecdótico y casi imperceptible en entrenamientos continuos de tipo cardiovascular (carrera continua).

SENSOR ÓPTICO 1 LED



Basis B1 fue el primer producto en salir al mercado utilizando la medición con sensor óptico de un solo LED.
Lo cierto es que con un solo LED se ha comprobado que el sistema de sensor óptico no es válido para un uso deportivo. No tiene suficiente sensibilidad y las mediciones son imprecisas cuando hablamos de ejercicio.

La idea original del Basis B1 es su utilización en poblaciones sedentarias que tengan que tener un control constante de su frecuencia cardiaca (monitorización continua). Una batería de larga duración y la comodidad de prescindir de la banda pectoral. Estamos pensando en post infartados, por ejemplo.

Otros productos que utilizan sensor óptico de un solo LED son la pulsera de actividad Samsung Gear Fit y el smartphone Samsung Galaxy S5. Ambos los hemos analizado en el blog (leer aquí).

[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-3.jpg?resize=502%2C376]

Es significativamente elocuente el artículo de DC Rainmaker sobre el fracaso de la pulsera Samsung Gear Fit para su uso en ámbito deportivo. Puedes leer: The Pinnacle of Fitness Failure: Samsung’s Gear Fit Activity Tracker

SENSOR ÓPTICO 2 LEDs

Mio Alpha se financió en la plataforma Kickstarter (crowdfunding) consiguiendo 320.000$ de los 100.000$ que se necesitaban para llevar a cabo el proyecto. Esto no se ve demasiado a menudo en el mundo del micromecenazgo.

Realmente, el primer producto de la empresa Mio era simplemente un sensor óptico en la parte inferior de un reloj, no podríamos llamarlo reloj deportivo inteligente, ya que no hacía nada más (y nada menos) que ofrecer la frecuencia cardiaca mediante el sistema de sensor óptico.

El mérito de la empresa Mio ha sido crear el sistema e implantarlo en numerosos RDIs de diferentes empresas que lo han integrado en sus dispositivos.

En este caso, es apropiado para el ámbito deportivo. Con las limitaciones que hemos mencionado anteriormente en cuanto a rapidez y sensibilidad a la hora de percibir cambios en la frecuencia cardiaca. Como hemos dicho: el sensor óptico (de 2 LEDs) reacciona con más lentitud y con menor sensibilidad.

Podemos ver los 2 LEDs en la parte inferior de numerosos RDIs. En el blog zitaSport hemos probado el Adidas Smart Run (leeraquí), y los TomTom Cardio y Multisport (leer aquí). En el caso de Adidas, también es utilizado en el dispositivo Adidas Fit Smart.

[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-5.jpg?resize=499%2C374]

También el nuevo reloj deportivo Epson Runsense SF-810 utiliza sensor óptico. En este caso, es una solución desarrollada íntegramente por Epson, y no una variante de Mio o Valencell, que veremos a continuación.
[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-6.jpg?resize=499%2C374]

Epson también ha desarrollado los modelos Pulsense PS-500 y Pulsense PS-100, con el mismo sistema.

[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-7.jpg?resize=499%2C374]

Además, podemos encontrar los 2 LEDs en otros muchos productos, sobre todo de tipo Activity Tracker: en primer lugar, como es obvio, en todos los dispositivos de la marca Mio: Alpha, Alpha2, Fuse o Link.

[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-8.jpg?resize=501%2C375]

También encontramos 2 LEDs en la marca Fitbit, en los modelos Surge y Charge HR (también tecnología propia, como en el caso de Epson).

Seguimos en el apartado de 2 LEDs, mencionamos la pulsera de actividad Whithings Pulse.

Una de las últimas marcas en llegar ha sido la todopoderosa Microsoft, con el dispositivo Microsoft Band

[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-12.jpg?resize=503%2C377]

SENSOR ÓPTICO 3 LEDs

La opción de los 3 LEDs es relativamente nueva (2014) y en ella se incluye una sola marca: Valencell, con el modelo Sosche RHYTHM+.
[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-13.jpg?resize=501%2C375]
Este sistema tiene una justificación bastante consistente: se ha comprobado que el sistema de 2 LEDs no funciona todo lo bien que podría en dos casos: en personas de color y en personas con mucho vello.

Así que en Valencell han decidido crear un sistema de 3 LEDs y además, cambiarlo de sitio: el antebrazo.

Lo que nos lleva inmediatamente a pensar que, de nuevo, “algo apretado en alguna parte del cuerpo” es inevitable. En este caso, incluso, el sensor óptico sale del reloj, pareciéndose más al concepto de banda pectoral + pastilla, o sea: tener que llevar 3 dispositivos para medir la frecuencia cardiaca: el reloj, la banda del antebrazo y la pastilla de la banda del antebrazo (también se puede colocar en el brazo).
[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-14.jpg?resize=501%2C375]
Además, vuelven las complicaciones en cuanto al sistema de transmisión inalámbrico que debe enviar la señal del Sosche RHYTHM+ al reloj, aunque en este caso es compatible con ANT+ y Bluetooth Smart para minimizar las preocupaciones.

ESPECULACIONES: APPLE WATCH

Desde hace tiempo se intuía que el smartwatch Apple Watch tendría algo debajo, algo que podría ser un sensor óptico convencional o, conociendo a la marca de la manzana, algo de fabricación propia y que mejorase lo existente.

En las imágenes podemos ver cuatro sensores, dos de color verde y otros dos no. Los sensores verdes miden frecuencia cardiaca con toda probabilidad, dando la oportunidad a numerosos desarrolladores independientes de crear APPs que funcionen en el reloj y utilicen esta tecnología.
[Imagen: sensor-%C3%B3ptico-zitasport-16.jpg?resize=502%2C376]
Es posible (solo posible, esto es una especulación recogida de la rumorología de internet) que los otros dos sensores utilicen tecnología NIRS, como el dispositivo MOXY (leer aquí) y el BSX Insight (leer aquí).

En ese caso, estaríamos hablando de medición de la saturación de oxigeno, aunque con los sensores situados en la muñeca, la utilidad sería más médica / salud que deportiva.

Pero aunque sea en la muñeca, se trataría de algo realmente revolucionario, como corresponde a Apple, por otra parte.

CONCLUSIONES

Dejando de lado las especulaciones del Apple Watch, de los tres sistemas existentes para la medición de la frecuencia cardiaca mediante sensor óptico, descartamos el sensor de 1 LED por haberse demostrado impreciso en la medición de la frecuencia cardiaca durante el ejercicio, siendo válido, no obstante, para mediciones en reposo.

El sistema de 3 LEDs, a pesar de ser, probablemente, el más preciso, tampoco nos convence, pues simplemente cambia de sitio (del pecho al antebrazo) el receptor de la frecuencia cardiaca, y para eso, ya tenemos las bandas pectorales.

Nos queda entonces el sistema de 2 LEDs integrado en la parte inferior de RDIs y Activity Trackers, que aunque es menos sensible que la banda pectoral convencional, es perfectamente válido para entrenamientos continuos e incluso, para entrenamientos intervalados si no se necesita una precisión muy alta.

El sistema de sensor óptico destaca por su comodidad y rapidez a la hora de colocarnos un dispositivo para entrenar, ya que en un solo gadget tenemos todo lo necesario para cuantificar la frecuencia cardiaca.





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