Как фитнес-браслет определяет сон: мониторинг фаз сна, настройка браслета

Анализ данных

Ми Банд 4 постоянно записывает информацию во время ночного отдыха в собственную память. Однако производить анализ с его помощью не получится, т. к. он не предоставляет визуальную информацию для пользователя. Для этих целей предназначена специальная программа Mi Fit. Её можно скачать из официального репозитория Play Маркет, установить на свой смартфон и синхронизировать с фитнес-браслетом.

Существует несколько приложений для работы с Xiaomi Mi Band 4. Поэтому каждый может пользоваться тем, которое ему больше нравится.

Мониторинг в Mi Fit осуществляется во вкладке — «Сон прошлой ночью». Открыв её, можно увидеть информацию о том, сколько времени вы провели в кровати, временные интервалы медленного и быстрого сна, а также почитать рекомендации, которые предлагает вам устройство, для более качественного отдыха.

Более подробно об этом можно прочитать в следующей статье.

Мой печальный опыт работы с MGCOOL Band 2

Я проснулся с утра, минут десять повалялся в кровати и посмотрел на трекер – 25 шагов. Хм. Встал, одел носки – уже 48 шагов. Сделал несколько отжиманий – 120 шагов.

Показания трекера для меня стали шоком, и я решил его ещё потестировать в малоподвижном режиме и уселся работать за ноутбук. За полдня вялой ходьбы по маршруту зал – кухня — туалет трекер выдал мне рекордные ~3500 шагов. Оставшуюся часть дня я провёл чуть более активно – погулял с дочерью, сходил в магазин, поделал домашние дела. Итог дня: ~12000 шагов.

Я мог бы порадоваться, но прикреплённый к поясу Fitbit Orb выдал результат в два раза меньше.

Говорят, что большая погрешность – это бич всех дешёвых браслетов. Подобные проблемы были у похожего на MGCOOL Band 2 популярного трекера Xiaomi Mi Band, но они решились после нескольких обновлений прошивки браслета. Я почитал форумы – владельцы первых версий трекера выкручивались как только можно – вешали их на шею, одевали на ногу, пытались вычислить «волшебные движения» или просто успокаивали себя тем, что так и должно быть.

Не должно. На мой взгляд, подобные проблемы у MGCOOL Band 2 именно из-за сырой прошивки. Производителю браслета, компании Elephone явно нужно допиливать алгоритм, отличающий шаги от не-шагов, потому что, собственно, количество шагов в движении трекер определяет более-менее правильно. У второй версии Xiaomi Mi Band 2 такой проблемы не было изначально, он считал шаги более-менее точно.

Принцип работы фитнес-трекера для определения фазы сна

«Умные» браслеты определяют фазу сна, собирая данные об организме владельца и обрабатывая их по заданным производителем алгоритмам. Они анализируют следующие показатели:

Пульс. Отслеживая колебания частоты сердечных сокращений, фитнес-трекеры фиксируют момент входа в фазу глубокого сна. Пульс в это время сильно замедляется, как и вся активность организма. Аналогичным способом приборы замечают момент возвращения в быструю фазу.
Двигательную активность. Акселерометры на браслетах помогают им фиксировать любые, даже самые незначительные движения тела. По снижению их частоты и амплитуды «умное» устройство вычисляет, когда начинается глубокий сон.
Издаваемые звуки. По характеру дыхания, храпа и общему уровню шума смарт-браслеты отличают глубокую фазу от быстрой.

Комбинируя анализ по всем 3 показателям, фитнес-трекеры достаточно точно определяют фазы. Они могут вести статистику, передавая собранную информацию на приложение, или использоваться как будильник.

Как работают ёмкостные и пьезоэлектрические акселерометры?

Электрические акселерометры по принципу работы недалеко ушли от механических. Я постараюсь принципы работы акселерометров в максимально упрощённом виде, так что не забывайте, что в настоящих устройствах всё устроено несколько сложнее, хоть и работает благодаря тем же законам.

Акселерометры бывают разные, но наиболее распространёнными являются два вида: ёмкостные и пьезоэлектрические. Чтобы принципы работы были более понятны, я нарисовал простую схему:

В ёмкостных акселерометрах чувствительным элементом являются пластины конденсаторов. Ёмкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Когда груз, перемещающийся при движении, давит на одну из пластин, расстояние уменьшается, и, соответственно, увеличивается ёмкость. Микроконтроллер регистрирует изменение ёмкости на выходах акселерометра и понимает, что произошло движение.

В пьезоэлектрических акселерометрах вместо пластин используются кристаллы пьезоэлектрических веществ. Распространённым пьезоэлектриком является кристаллический кварц, но я не уверен, что именно кварц устанавливается в акселерометрах браслетов. Скорее всего, там нечто жуткое вроде цирконата-титаната свинца или чего-то подобного.

Пьезоэлектрический эффект заключается в поляризации (возникновения разности потенциалов) материала при деформации. Также, как и в ёмкостном акселерометре, груз при движении давит на кристалл пьезоэлектрика, тот сжимается и генерирует разность потенциалов, которая регистрируется потенциометром микроконтроллера.

Лучшие трекеры сна

Xiaomi Mi Band 4

Устройство для активных людей, которые следят за своим здоровьем. Представлено в виде браслета. Гаджет следит за сном, учитывает пройденное за день расстояние и меряет пульс.

Данные с браслета передаются по «Bluetooth» в мобильное приложение. Программа анализирует информацию и выводит её на экран в простом для пользователя виде.

Гаджет определяет время засыпания и пробуждения, а также «следит» за фазами сна. Устройство выявляет быструю фазу сна, в которой легче проснуться, и будит человека в это время.

Браслет не ощущается на руке во время сна и не мешает засыпанию.

Honor Band 5

Устройство мониторит пульс во время физических нагрузок и отслеживает сон. Гаджет выявляет, когда человек уснул и когда проснулся. Приспособление точно определяет фазы сна: отмечает, в какие часы наступил тот или иной период сна и сколько длится каждая фаза. И уже смотря на продолжительность фаз, делаем вывод о качестве сна.

Xiaomi mi Band 1s Pulse

Первая версия популярного фитнес-браслета и по совместительству трекера сна. Устройство измеряет пульс, считает шаги и отслеживает движения во сне. До недавнего времени в нём был «умный» будильник. Однако в последних прошивках эту функцию убрали.

К фитнес-трекеру идёт приложение, доступное для Android и iOS. Программа регулярно синхронизируется с гаджетом и даёт советы по улучшению сна и ведению здорового образа жизни. Цены на Xiaomi Mi Band начинаются с 1687 рублей, что недорого относительно похожих марок.

У гаджета нет экрана, однако постоянная синхронизация с телефоном позволяет сразу смотреть все показатели, собранные браслетом. Тем более, что с экрана смартфона наблюдать за статистикой куда удобнее. Благодаря тому, что энергия аккумулятора браслета не тратится на экран, его автономность достигает 720 часов без подзарядки. Даже при
активном использовании заряжать устройство нужно всего 1 раз в месяц.

Гаджет устойчив к воде и влаге. Поэтому любители плавания надевают его перед походом в бассейн. Помните, что устройство предназначено для подсчёта шагов. А вот расстояние, которые вы преодолели вплавь, может быть подсчитано неверно.

Ремешок браслета удобен и подходит почти под любое запястье. Для большой руки можно подобрать другой ремешок, который легко найти в продаже.

Мобильное приложение для Xiaomi Mi Band полностью русифицировано. А пользоваться им легко и просто. Скачать его можно на официальных ресурсах App Store и Google Play Market. Причём абсолютно бесплатно.

Jawbone UP

Недорогой трекер сна с «умным» будильником. Предназначен для занятий спортом, используется для слежения за сном.

Basis Peak

Один из самых многофункциональных фитнес-гаджетов и по совместительству трекеров сна. Идеальная покупка для тех, кто хочет знать о своём сне абсолютно всё.

Гаджет следит за фазами сна, имеет функцию «умного» будильника, считает пульс и даже определяет температуру тела. Устройство обрабатывает полученную информацию и даёт оценку вашего сна.

В тестах на просторах сети Basis Peak точно показывает данные о сне. Причём точность совпадает с медицинскими показателями почти на 90%.

В приложении, идущем в комплекте к фитнес-часам, есть «привычки» – мини задачи, которые нужно выполнить, чтобы
быть в отличной форме. Например, ежедневно сжигать определённое число калорий в течение нескольких недель или на протяжении 14 дней ложиться спать не позднее 22:00. «Привычек» в приложении предостаточно. Последующие мини-задачи открываются по мере выполнения предыдущих.

Программа, идущая в комплекте к трекеру сна, анализирует полученную статистику и даёт оценку вашему сну в будни и выходные.

Цены на Basis Peak начинаются с 11 000 рублей. Учитывая, что фитнес-трекер очень многофункционален, его стоимость полностью оправдана. Для людей с бессонницей и нарушениями сна гаджет просто незаменим. Сверхточный акселерометр, датчики пульса и температуры вместе с системой «привычек» делают Basis Peak отличным помощником в деле нормализации сна.

Как зарядить часы

Проверка уровня заряда

Когда смарт-часы на беспроводной зарядке, нажимается любая кнопка. На экран выводится процент зарядки.
Когда устройство выключено, но находится на зарядке, для проверки процесса тоже нажимается одна из боковых кнопок.
Если часы включены, для проверки зарядки достаточно лишь коснуться дисплея.

Беспроводная зарядка

Часы Galaxy Watch оснащены системой беспроводной зарядки аккумулятора. Платформой для питания станет специальный коврик или корпус зарядной системы.

Процесс беспроводной зарядки:

Смарт-часы нужно поставить задней панелью к низу на центр специального коврика или другого, аналогичного по функционалу, устройства.
Когда гаджет полностью зарядится, его нужно лишь убрать с поверхности коврика.

Режим энергосбережения

Когда остался малый процент аккумулятора, лучше работать в режиме энергосбережения. Он отключает Wi-FI, переводит все яркие цвета в серые тона, ограничивается функции приложений. Благодаря этому удается продлить время работы на несколько часов даже, если осталось очень мало зарядки.

Включение режима:

В настройках часов выбирается меню «Аккумулятор».
Дальше нажимается строчка «Экономия энергии».

Как работает умный будильник

Если ваши умные часы имеют функцию «умного будильника», вам очень повезло. Конечно, это не поможет встать свежим, как огурчик, после трехчасового сна. Зато позволит снизить стресс во время резкого пробуждения от будильника.

Умный будильник в Microsofr Band 2

Алгоритм работы всех умных будильников достаточно прост. Устанавливаем диапазон времени, в котором нас можно разбудить. Если в этот промежуток браслет засекает активные телодвижения, то он сразу будит нас. Это позволяет не выдергивать человека из глубокого сна (в эту фазу тяжелее всего проснуться).

Если же трекер не засечет двигательной активности в указанный промежуток времени, то сработает как обычный будильник – в самый последний момент.

GSMIN WP33s

Ключевые особенности GSMIN WP33s

Операционная система: Фирменная прошивка.
Совместимость: Android, iOS.
Экран: 1.3-дюймовый IPS.
Процессор: Nordic52832
Bluetooth: Bluetooth 4.2.
Водонепроницаемость: IP68
Автономность: До 5 дней обычного использования
Цена: 3 990 рублей

GSMIN WP33s – современные, стильные и привлекательные смарт-часы, поддерживающие все необходимые функции для контроля активности и состояния организма. Аккуратный тонкий металлический корпус черного или золотистого цвета дополняет металлический браслет миланского плетения с магнитной застежкой, керамический браслет или кожаный ремешок различных цветов.

Часы довольно компактные (43,5 мм диаметр, 11 мм толщина) и больше подойдут женщинам, но и некрупной мужской руке будут смотреться отлично, особенно версия с черным корпусом и черным керамическим ремешком.

WP33s оснащаются круглым 1,3-дюймовым IPS-экраном с разрешением 240*240 пикселей. Есть несколько вариантов оформления главного экрана и одна механическая кнопка для навигации, дополняющая сенсорное управление.

По технике: акселерометр, оптический датчик пульса, датчик SpO2, температурный датчик, модуль Bluetooth 4.2, аккумулятор емкостью 200 мАч, защита от воды и пыли по стандарту IP68. Одной зарядки аккумулятора хватает до 5 дней активного использования или до 15 дней в режиме ожидания.

Функции:

Уведомления о звонках, СМС и сообщения из мессенджеров
Измерение температуры тела
Измерение пульса в режиме 24/7
Измерение насыщения крови кислородом
Определение артериального давления
Дыхательные упражнения
Отображение прогноза погоды
Мониторинг 7 спортивных режимов (бег, фитнес, скакалка, велосипед, баскетбол, бадминтон, настольный теннис)
Шагомер, калории, расстояние
Будильник
Секундомер
Таймер

Плюсы

Стильный дизайн
Функциональность
Точный мониторинг сна
Функция измерения артериального давления

Минусы

Невысокая автономность
Нет GPS

Где купить GSMIN WP33s?

	GSMIN WP33s Ceramic (Черный)	3 990 руб.
	GSMIN WP33s Crocodile (Белый)	3 990 руб.
	GSMIN WP33s Crocodile (Красный)	3 990 руб.
	GSMIN WP33s Crocodile (Черный)	3 990 руб.
	GSMIN WP33s Esquire (Белый)	3 990 руб.
	GSMIN WP33s Esquire (Черный)	3 990 руб.
	GSMIN WP33s (Розовое золото)	3 990 руб.
	GSMIN WP33s (Черный)	3 990 руб.

Как мы спим?

Начнем с физиологии. Наш сон состоит из двух фаз, которые у здорового человека чередуются между собой до пяти раз за ночь:

Медленный сон. Эта фаза начинается после засыпания и длится около 1,5 часов. В этой фазе мы не видим снов. Наше тело расслабляется, понижается давление и температура, сердце бьется медленнее, глаза закрыты и неподвижны. Именно в фазе медленного сна мы высыпаемся — то есть, отдыхаем, восстанавливаем силы при помощи сна. Западные ученые разделяют фазу медленного сна также на легкий и глубокий сон, которые чередуются между собой до четырех раз за фазу. Зачем нам нужна эта информация, объясним ниже.
Быстрый сон. Эта фаза длится примерно 1 час, и именно в ней мы видим увлекательные сны (ну или у кого какие). Наши глаза начинают двигаться под закрытыми веками (поэтому в западной терминологии эта фаза называется «периодом быстрых движений глаз», обозначается аббревиатурой REM). Давление возрастает, сердце ускоряется, мы можем ворочаться и даже разговаривать, и, наконец, в фазе быстрого сна мы обычно просыпаемся.

Что нам это дает? Чтобы выспаться, нам нужно несколько раз за ночь побывать в фазе медленного сна — столько, сколько нужно вашему уставшему телу, чтобы отдохнуть. И проснуться в фазе быстрого сна — чтобы ваш организм был готов двигаться и соображать.

Sleep Tracker

Developer:

Price: Free

Продвинутый трекер применяется в мониторинге сна или повышении его качества. Приложение занимается отслеживанием фаз с помощью встроенных датчиков на смартфоне. В это время микрофоны записывают звуки. Поэтому в статистике можно увидеть подробные сведения о циклах, а по ним уже рассчитать правильный распорядок дня. Также часто трекер используют для записи разговоров во время засыпания люди, страдающие от таких нарушений. А заметки к каждой ночи можно использовать для фиксации личных ощущений. Иногда они заменяют полноценный дневник сновидений.

Преимущества:

полноценное отслеживание ночного состояния пользователя;
умный будильник для мягкого пробуждения;
настраиваемое звуковое сопровождение для каждой ночи.

Приложение также позволяет отмечать актуальные факторы, причем они делятся на положительные и отрицательные. Вносят их вручную для отслеживания влияния на засыпание или ночное самочувствие.

Измерение пульса

Принцип измерения частоты сердцебиения очень простой и называется фотоплетизмограмма. Суть в том, что кровяной поток подсвечивается с очень близкого расстояния (как правило, вплотную) яркими светодиодами, а расположенный между ними фотоэлемент регистрирует движение кровотока по сосудам.

В нашем случае на тыльной стороне расположено два ряда зеленых светодиодов, а между ними находится тот самый сенсор, регистрирующий изменения в объеме кровотока сосудов.

Мерить частоту сердцебиения можно несколькими способами.

Вручную, из меню (пункт Heart Rate) настроек. Необходимо правильно разместить руку относительно тела и замереть на несколько секунд для подсчета результатов. Этими рекомендациями можно пренебречь. В разумных пределах, конечно.

Второй способ — во время бега. Приложение умеет отображать текущее состояние пульса, а гаджет на руке умеет подстегивать вибрацией к более быстрому бегу. Кроме того, программа ведет подсчет шагов, дистанции, времени и рисует координаты пробежки на карте засчет встроенного в смартфон GPS. Измерения происходят каждые 30 секунд, а по завершении тренировки выдается среднее значение.

Во время сна. Тут информацию по вашему пульсу вы просмотреть не сможете. Пульсометр только помогает более точно определять фазы сна. Я не заметил каких-то особых изменений относительно точности слежения за сном. Что с пульсометром, что без. Игрушка.

Что на практике? Я решил устроить браслету своеобразный тест. Дело в том, что меня слегка смущает, что Mi Band 1S умудряется измерять пульс, даже когда снят с руки и спокойно лежит на столе на расстоянии метра от меня. Один раз он намерил 96 ударов, затем 175, потом 104 и так далее. Ни разу не выдал ошибку, что смутило меня.

Xiaomi Mi Band 1S измерил пульс воздуха

Для эксперимента я сначала сделал несколько подряд контрольных тестов: пульс скакал в пределах от 76 до 92 ударов в минуту. Затем я присел 25 раз и снова проверил измерение. Результат — 110 ударов. Ничего удивительного, ведь я приседал с надетым на руку трекером, значит, тот мог отследить, что я занимаюсь упражнениями, и искусственно накинуть пару десятков ударов. Чтобы обхитрить гаджет я сразу же надел пульсометр на руку жены, которая находилась в спокойном состоянии. В итоге девайс намерил 77 ударов в минуту. Обмануть не удалось. Точнее, выходит, что никто никого не обманывал.

Затем я сделал тест на своей руке. Вышло 97 ударов. Все верно, я уже успел слегка остыть. Тут же перекинул браслет на руку жены — 80 ударов. Закрепим результат.

Я повторно сделал 15 приседаний, браслет увидел это и отметил 131 уд./мин. Затем я переодел Mi Band на руку свой спутницы и он показал 77 уд./мин. Все более-менее корректно.

Однако почему браслет любит считать пульс у воздуха мне по-прежнему непонятно.

По поводу точности могу сказать следующее. Самый верный способ точно определить частоту биения сердечной мышцы — это приложить палец к шее, посчитать количество ударов за 10 секунд и умножить эту величину на 6.

Я сделал это несколько раз, попутно измеряя частоту сердцебиения посредством Mi Band`а. В спокойном состоянии на мои 84 удара приходилось 80, полученных через трекер. После очередного упражнения с приседаниями моим 120 ударам браслет противопоставил свои 111. После того, как я успокоился, вышло соотношение 78 моих к 75 его ударам.

Как вы поняли, погрешность имеется, однако она незначительная. Отсюда Xiaomi Mi Band 1S больше подходит для любительских тренировок, но ни в коем случае не для профессиональных.

Как умные часы отслеживают сон

Качество сна отслеживает само устройство, передавая данные в специальное приложение, которое формирует отчет о собранных данных в понятный график

Важно включить в настройках функцию мониторинга сна, которая по умолчанию может быть отключена. Интересно, что тот же Mi Band 4 умеет определять дневной сон, но не фиксирует его в приложении

В последних версиях эту фишку наконец добавили — теперь вы будете знать, насколько хорошо поспали днем.

Данные, полученные с часов или браслета, помогают выработать привычку вовремя ложиться спать

Умные часы отслеживают качество сна в разы лучше фитнес-браслетов, используя встроенные микрофоны и дополнительные датчики. Фиксируются все звуки, которые исходят от спящего человека. Пожалуй, одна из немногих причин, когда есть польза от слежки гаджетов за нами! На основе этого алгоритмы определяют время и фазу вашего сна. Пульсометр контролирует количество сердечных сокращений, а акселерометр — ваши движения. На основе этих двух датчиков фиксируется момент выхода из фазы глубокого сна.

NapBot

NapBot использует технологию машинного обучения как на iPhone, так и на Apple Watch, чтобы определять и лучше отслеживать режим сна. Поскольку вы продолжаете использовать приложение с течением времени, оно использует эту информацию, чтобы стать лучшим приложением для отслеживания сна на ваших Apple Watch.

Утром вы можете увидеть анализ фаз сна, включая время глубокого и легкого сна. Приложение также анализирует звуки вокруг вас, чтобы узнать, как это влияет на ваш режим сна. Вы даже можете просматривать сводную диаграмму пульса во время сна.

Подписка на приложение открывает две функции. Вы можете просматривать полную историю сна и отслеживать тенденции своего сна, чтобы увидеть, как новые привычки влияют на ваш сон.

Скачать: NapBot (Бесплатно, доступна подписка)

Трекер сна для Apple Watch

Для Apple Watch 4-ого поколения есть приложения, которые устанавливаются прямо на смарт-часы для дальнейшего отслеживания сна. При выборе программы отдавайте предпочтение современным приложениям, которые используют искусственный интеллект. Алгоритмы таких программ анализируют не только качество последнего сна, но и учитывают записи о предыдущих снах.

Приложения-трекеры для Apple Watch измеряют пульс и отслеживают уровень окружающего шума. Встроенный акселерометр мониторит движения человека во сне. Программа обрабатывает полученные данные, после чего выводит результат на экран смартфона или планшета от Apple.

Часть подобных приложений условно-бесплатна. При этом большинство нужных функций открыто и программой можно пользоваться без ограничений. Дополнительный функционал приобретается за символическую сумму. Обычно это 1-2 $.

Как мы спим?

Медленный сон. Эта фаза начинается после засыпания и длится около 1,5 часов. В этой фазе мы не видим снов. Наше тело расслабляется, понижается давление и температура, сердце бьется медленнее, глаза закрыты и неподвижны. Именно в фазе медленного сна мы высыпаемся — то есть, отдыхаем, восстанавливаем силы при помощи сна. Западные ученые разделяют фазу медленного сна также на легкий и глубокий сон, которые чередуются между собой до четырех раз за фазу. Зачем нам нужна эта информация, объясним ниже.
Быстрый сон. Эта фаза длится примерно 1 час, и именно в ней мы видим увлекательные сны (ну или у кого какие). Наши глаза начинают двигаться под закрытыми веками (поэтому в западной терминологии эта фаза называется «периодом быстрых движений глаз», обозначается аббревиатурой REM). Давление возрастает, сердце ускоряется, мы можем ворочаться и даже разговаривать, и, наконец, в фазе быстрого сна мы обычно просыпаемся.