أجهزة الاستشعار في الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية: كيف تعمل؟

تحظى الأجهزة الذكية القابلة للارتداء ، بما في ذلك أجهزة تتبع اللياقة البدنية والنظارات الذكية والساعات الذكية ، باهتمام كبير هذه السنوات. باعتبارها واحدة من أسرع التقنيات القابلة للارتداء تطورا ، تقدم الساعات الذكية مجموعة متنوعة من المزايا ، مثل تتبع النشاط ومراقبة النوم ومراقبة الصحة والإشعارات والمكالمات الواردة وتنبيهات الطوارئ والمزيد. ومع ذلك ، تعتمد معظم وظائف الساعات الذكية بشكل كبير على أجهزة الاستشعار والرقائق.

مكونات الساعة الذكية

تتكون الساعة الذكية من أجزاء صغيرة مختلفة ، ويمكن تقسيمها إلى قسمين – جسم الساعة وحزام – من المظهر. يمكن تصنيع أحزمة الساعة من العديد من المواد المختلفة. يتكون جسم الساعة من مستشعرات ورقائق وبطاريات وشاشات تعمل باللمس وشاشات عرض ومكونات أخرى. على عكس الساعات الإلكترونية التقليدية ، يتم توفير معظم الوظائف في الساعة الذكية بواسطة مكونات إلكترونية مختلفة مدمجة داخل هذه الأداة الذكية.

على الرغم من أن الساعات الذكية صغيرة الحجم ، إلا أنها يمكن أن تدمج العديد من الوحدات الوظيفية في وحدة واحدة. تتضمن هذه الوحدات بشكل أساسي لوحات تردد الراديو ولوحات Bluetooth ولوحات WiFi ولوحات إدارة الطاقة وأجهزة استشعار أو رقائق مختلفة.

يعد مستشعر الساعة الذكية الموضح في هذه المقالة أيضا أحد المكونات الأساسية للساعة الذكية. بمساعدة العديد من مستشعرات الساعات الذكية ، يمكن للساعات الذكية تحقيق مراقبة الصحة وتتبع التمرين. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يوفر وظائف قياس مثل معدل ضربات القلب والأكسجين في الدم وسجلات النشاط وجودة النوم. تسرد هذه المقالة بشكل أساسي أكثر 7 أنواع من أجهزة الاستشعار استخداما في الساعات الذكية الموجودة حاليا في السوق ، وهي:

• التسارع
• رصد معدل ضربات القلب
• مستشعر SpO2
• مستشعرات درجة حرارة الجلد
• مستشعر تخطيط القلب
• جيروسكوب
• تحديد المواقع

بعد قراءة هذا المقال ، سيكون لديك فكرة عامة عن بعض مستشعرات الساعات الذكية وكيفية عملها.

التسارع

تستخدم مقاييس التسارع بشكل شائع لقياس التسارع – معدل تغير سرعة الجسم ؛ بشكل تقريبي ، يمكنهم اكتشاف ما إذا كان المستخدم يتحرك. نتيجة لذلك ، فهو المستشعر الأكثر شيوعا الموجود في جميع أنواع الساعات الذكية. على سبيل المثال ، تم تجهيز جميع سلاسل Starmax للساعات الذكية بمقاييس تسارع لتتبع تحركات المستخدمين ، مثل S5 و S90 (ساعة الأطفال) و GTS6.

الميزة الأكثر شيوعا لمقياس التسارع في الساعة الذكية هي تتبع الحركة. بأخذ Starmax GTS6 كمثال ، يمكن لمقياس التسارع داخل Starmax GTS6 قياس مستويات نشاط المستخدم عند الجري أو الركض. بناء على هذه القياسات ، يمكنه حساب الخطوات وبالتالي حساب المسافة والسعرات الحرارية والبيانات الأخرى.

نظرا لأنه يمكن استخدام مقياس التسارع لمعرفة اتجاه الجهاز بالنسبة لجاذبية الأرض ، فمن الممكن توجيه شاشة الساعة الذكية بشكل صحيح عن طريق تحديد الاتجاه التصاعدي. تتبنى معظم الساعات الذكية من Starmax هذا المبدأ عن طريق رفع معصم المستخدم لإيقاظ شاشة الساعة الذكية.

رصد معدل ضربات القلب

تم تصميم جهاز مراقبة معدل ضربات القلب (HRM) ، أو مستشعر معدل ضربات القلب ، لاكتشاف وقياس معدل ضربات القلب والنبض. في الوقت الحاضر ، تحتوي معظم الساعات الذكية على هذا النوع من أجهزة الاستشعار المصممة لتحقيق ميزات الكشف عن معدل ضربات القلب. تم تجهيز GTS4 الذي طورته Starmax أيضا بجهاز استشعار معدل ضربات القلب الذي يستخدم تصوير التحجم الضوئي (PPG) للكشف عن تدفق الدم لقياس معدل ضربات قلب المستخدم ونبضه.

القلب هو عضو حيوي مسؤول عن نقل الدم في جسم الإنسان. القلب السليم سينقل الكمية المناسبة من الدم إلى جميع أجزاء الجسم بسرعة مناسبة. لذلك ترتبط التغيرات في حجم تدفق الدم ارتباطا وثيقا بمعدل ضربات القلب. تستخدم مستشعرات معدل ضربات القلب في معظم الساعات الذكية هذا المبدأ لقياس معدل ضربات قلب المستخدم ونبضه عن طريق اكتشاف تدفق الدم في المعصم.

PPG (التصوير الضوئي بالتحجم) هي التكنولوجيا الأكثر استخداما للكشف عن معدل ضربات القلب. إنها طريقة كشف غير جراحية تستخدم وسائل كهروضوئية للكشف عن التغيرات في حجم الدم. يمكنك العثور على مستشعرات معدل ضربات القلب PPG في جميع سلسلة ساعات Starmax الذكية.

من منظور التحليل الطيفي ، الأحمر والأخضر لونان متكاملان ، لذلك من الناحية النظرية ، سوف يمتص الدم الأحمر الضوء الأخضر. لذلك ، يعد مستشعر معدل ضربات القلب PPG أحد المستشعرات الفعالة التي يمكنها اكتشاف معدل ضربات القلب والنبض من خلال تتبع تغير قوة الضوء الأخضر المنعكسة.

يتكون مستشعر PPG في الساعة الذكية عادة من مصدر ضوء LED وكاشف بصري. سيقوم مصدر ضوء LED أولا بتسليط الضوء الأخضر على معصم المستخدم ، ثم يكتشف المستشعر البصري الضوء المنعكس المستلم ويحسب مقداره. يعكس الجلد الموجود على الرسغ المزيد من الضوء الأخضر عندما يكون هناك المزيد من خلايا الدم الحمراء في الأوعية الدموية. لذلك ، من خلال تتبع التغيرات في تركيز خلايا الدم الحمراء في الأوعية الدموية ، يمكن للساعات الذكية تحقيق وظيفة اكتشاف معدل ضربات القلب.

ترتبط التغيرات في معدل ضربات القلب ارتباطا وثيقا بالصحة البدنية ، وقد يكون معدل ضربات القلب السريع جدا أو البطيء جدا مرتبطا بالمرض. يجب أن يكون معدل ضربات القلب العادي لشخص بالغ في حالة هادئة ومستيقظة 60-100 نبضة في الدقيقة. من خلال مراقبة التغيرات في معدل ضربات القلب من خلال الساعات الذكية ، يمكننا اكتشاف التغيرات الصحية المحتملة في الجسم في الوقت المناسب.

مستشعر SpO2

تقيس مستشعرات SpO2 ، والمعروفة أيضا باسم مستشعرات تشبع الأكسجين في الدم ، مستوى تشبع الأكسجين عن طريق اكتشاف كمية الهيموجلوبين الذي يحمل الأكسجين في الدم. تعد مراقبة مستويات SpO2 باستخدام ساعة ذكية مريحة للغاية هذه الأيام بمساعدة مستشعرات SpO2.

تستخدم مستشعرات SpO2 طولين موجيين مختلفين من الضوء – عادة ما يكون أحمر والأشعة تحت الحمراء – للتألق على الجلد لقياس مستوى تشبع الأكسجين في الدم. يمكن للهيموجلوبين المؤكسج امتصاص المزيد من ضوء الأشعة تحت الحمراء وضوء أحمر أقل. في المقابل ، يمتص الهيموجلوبين غير المؤكسج كميات أعلى من الضوء الأحمر مقارنة بالأشعة تحت الحمراء.

لذلك ، من خلال حساب نسبة هذين النوعين من الضوء الذي يمر عبر الدم ، يمكن عرض نتيجة مستوى تشبع الأكسجين في الدم بالنسبة المئوية ، والمعروفة باسم SpO2. تم اعتبار الأشخاص الذين لديهم قراءات SpO2 بنسبة 95٪ أو أعلى بصحة جيدة.

عادة ما تراقب مستشعرات SpO2 في الساعات الذكية مستويات الأكسجين في الدم ، أو تشبع الأكسجين ، من خلال قياس مدى كفاءة توصيل الأكسجين إلى المعصم. مع ساعة ذكية مزودة بمستشعر SpO2 ، يمكن لمرتديها بسهولة تتبع مستويات الأكسجين في الدم للكشف عن التشوهات المحتملة في صحتهم.

المعلومات المنعكسة في مستويات تشبع الأكسجين في الدم أمر بالغ الأهمية للتغيرات في الحالة البدنية. لذلك ، يمكن استخدامه للكشف عن أمراض الجهاز التنفسي ، بما في ذلك مرض الانسداد الرئوي المزمن وتوقف التنفس أثناء النوم. على سبيل المثال ، قد تنخفض مستويات تشبع الأكسجين بشكل كبير عندما يكون المستخدم في نوم عميق أو بسبب عادات نمط الحياة غير الصحية مثل التدخين أو شرب الكحول.

مستشعرات درجة حرارة الجلد

تقيس مستشعرات درجة حرارة الجلد الطاقة الحرارية المنبعثة من سطح جلد الشخص. يمكن لهذا المستشعر اكتشاف درجة حرارة جسم المستخدم ، وبالتالي يساعد في مراقبة حالته الصحية. يمكن أن تسبب عوامل مختلفة ، مثل البيئة والنشاط البدني والمشاكل الصحية وما إلى ذلك ، تغيرات في درجة حرارة الجسم.

يمكن للساعات الذكية المزودة بمستشعرات درجة حرارة الجلد تتبع التغيرات الطفيفة في درجة حرارة الجلد بمرور الوقت من خلال مراقبة درجات حرارة جسم المستخدمين. يمكن أن يساعد بعد ذلك في اكتشاف الأمراض المحتملة مبكرا ، حيث يمكن أن تكون درجة حرارة الجسم غير الطبيعية علامة مبكرة على المرض الجسدي.

تم تجهيز سوار Starmax الذكي الأكثر مبيعا – S5 Fitness Tracker أيضا بمستشعر درجة حرارة الجلد لاكتشاف درجة حرارة الجسم بسهولة. والساعات الذكية مثل Apple Watch Series 8 ، يمكن لأجهزة استشعار درجة حرارة الجلد الخاصة بها دعم تتبع الدورة الشهرية للمرأة والتنبؤ بالخصوبة.

مستشعر تخطيط القلب

مخطط كهربية القلب (ECG أو EKG) هو اختبار طبي فعال يستخدم لقياس النشاط الكهربائي للقلب. يتطلب هذا الاختبار الطبي مستشعر تخطيط كهربية القلب لالتقاط وتسجيل الإشارات الكهربائية الصغيرة التي تنتجها ضربات القلب. يساعد الرسم البياني الذي يوضح النشاط الكهربائي للقلب، والذي يسمى تتبع مخطط كهربية القلب أو تتبع مخطط كهربية القلب، في تقييم نشاط قلب المستخدم.

يمكن أن تساعد الساعات الذكية المزودة بقدرات تخطيط كهربية القلب في اكتشاف حالات ضربات القلب، مثل الرجفان الأذيني والمخالفات الأخرى، عن طريق قياس الإشارة الكهربائية لانقباض عضلة القلب بدقة وحساب الوقت بين كل نبضة قلب. تتميز Withings ScanWatch بتخطيط كهربية القلب من الدرجة الطبية ومقياس التأكسج الذي يقيس SpO2 ، وهي مثال ممتاز على ساعة ذكية حديثة ذات قدرات مراقبة صحية متقدمة.

عندما يعمل مستشعر تخطيط كهربية القلب جنبا إلى جنب مع أجهزة استشعار أخرى، مثل مستشعر معدل ضربات القلب، يمكنه اكتشاف وتتبع التغيرات في نظم القلب التي قد تشير إلى مشكلة صحية محتملة. يمكن للساعات الذكية المزودة بهذه المستشعرات مراقبة قلوب المستخدمين باستمرار وتنبيههم في حالة ظهور أي مخالفات.

جيروسكوب

الجيروسكوبات ومقاييس التسارع كلاهما مستشعران يستخدمان لقياس حركة الجسم ، لكنهما يعملان بشكل مختلف. تستخدم الجيروسكوبات في المقام الأول لمراقبة زاوية الجسم لالتقاط سرعته الزاوية وتغيرات الاتجاه. حتى أن بعض صانعي الساعات الذكية يجمعون بين مقاييس التسارع والجيروسكوبات للتثليث للحصول على اتجاه أكثر دقة للكائنات.

تحديد المواقع

يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وهو ميزة شائعة أخرى في الساعات الذكية المتطورة ، إشارات الأقمار الصناعية لتحديد الموقع الدقيق للجهاز وتتبع حركته بمرور الوقت. نتيجة لذلك ، فإنه يتيح عدد الخطوات بشكل أكثر دقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنه الحصول على صورة أكثر تفصيلا لمستويات نشاطك اليومي (على سبيل المثال ، رسم مسارات الجري وركوب الدراجات المناسبة). ومع ذلك ، فإن الساعات الذكية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لها متطلبات عالية نسبيا لاستقبال الإشارة ، وبالتالي فإن السعر مرتفع نسبيا. يعني تحديد الموقع في الوقت الفعلي أيضا عمر بطارية أقل للساعات الذكية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

استنتاج

في الختام ، تعد الساعات الذكية أدوات فعالة لمراقبة صحتنا الجسدية بشكل فعال من خلال أجهزة استشعار مختلفة ، بما في ذلك 7 مستشعرات مذكورة في هذه المقالة. علاوة على ذلك ، ستستمر تقنية الساعات الذكية في التطور مع التقدم في أجهزة الاستشعار وأشباه الموصلات والمكونات الأخرى.

من خلال الجمع الفعال بين مستشعرات وأجزاء الساعات الذكية المختلفة هذه ، يمكننا فتح عالم من الاحتمالات اللانهائية مع أجهزة الساعات الذكية الخاصة بنا. مع الجمع بين الابتكار والتطبيق العملي في تصميم الساعات الذكية ، ستؤثر الساعات الذكية بشكل كبير على نمط حياتنا في السنوات القادمة.

إذا كان لديك أي أفكار حول تصميم وتصنيع الساعات الذكية ، يمكنك الاتصال مباشرة بفريق Starmax. يمكننا أن نقدم لك الحلول المهنية.