Cómo funcionan los pulsómetros ópticos o de muñeca

[Emilio-blogger]

Uno de los sensores de más reciente incorporación en los smartwatches es el pulsómetro de muñeca, el cual permite conocer la frecuencia cardiaca de manera inmediata sin necesidad de banda pectoral.

En un artículo previo, explicábamos qué son y para qué sirven los distintos sensores del smartphone, tales como acelerómetros, barómetros, GPS... que ayudan a los móviles a funcionar y además, proporcionan información valiosa.

Pero ¿te has preguntado cómo funciona el sensor de los dispositivos y cómo obtiene datos de frecuencia cardiaca en la muñeca?  En el siguiente artículo vamos a contar cómo funciona el pulsómetro óptico de muñeca.

Haciendo historia

Conocer la frecuencia cardiaca, tanto en reposo como durante una actividad deportiva, es un factor determinante para conocer el estado físico, prever posibles riesgos durante la práctica deportiva o incluso adaptar nuestro entrenamiento a diferentes intervalos de frecuencia. 

Hasta la aparición de los pulsómetros, en un primer momento como bandas de frecuencia en el pecho y posteriormente de muñeca, la forma "artesanal" que tenía una persona de monitorizar su frecuencia cardiaca era colocar dos dedos entre el hueso y el tendón, sobre la arteria radial de la muñeca y contar el número de latidos en 15 segundos, para después multiplicar ese número por cuatro y así obtener los latidos por minuto.

Tras esa época de relojes Casio y medición manual del pulso, surgen las bandas pectorales, que situadas en el pecho y de manera inalámbrica, enviaban los datos sobre la frecuencia cardiaca al smartphone o reloj deportivo. 

El primer monitor de frecuencia cardíaca inalámbrico fue inventado por la empresa Polar Electro en 1977, como una ayuda de entrenamiento para el equipo nacional finlandés de esquí de fondo. A medida que el "entrenamiento de intensidad" se convirtió en un concepto popular en los círculos atléticos a mediados de los años 80, las ventas minoristas de monitores cardíacos inalámbricos comenzaron a despuntar.

Años después y tras décadas de monopolio de las bandas pectorales, David Benaron, bioquímico, inventor y empresario, inventó el monitor de oxígeno de luz verde en el año 2005, utilizando la luz verde para medir el oxígeno en el torrente sanguíneo, un proceso diferente del uso de luz roja del oxímetro de pulso convencional, que permite evitar tener que llevar la "incómoda" banda pectoral para conocer la frecuencia cardiaca durante la práctica deportiva. 

¿Cómo funciona un pulsómetro óptico? 

En primer lugar, hay que indicar que existen dos "métodos" para medir la frecuencia cardiaca 

• Eléctrico (electrocardiografía): el corazón genera una pequeña corriente eléctrica con cada latido. Los monitores de frecuencia cardíaca con capacidades de detección eléctrica como las bandas pectorales pueden detectar y rastrear esa corriente.
• Óptico (fotopletismografía): estos dispositivos usan luz infrarroja para ver la expansión de las arterias a medida que el corazón bombea sangre a través de ellas. Estos dispositivos rastrean el pulso y algunos también pueden incluso estimar los niveles de oxígeno en sangre (oxímetros).

Si tienes algún reloj deportivo, smartwatch o pulsera de actividad con pulsómetro, te habrás fijado que en la parte posterior dispone de unas luces verdes parpadeantes; pues bien, esas luces son la forma en que el dispositivo obtiene los datos de la frecuencia cardíaca, mediante una técnica denominada "fotopletismografía" (PPG) usada para medir parámetros fisiológicos de manera no invasiva, basada en un sistema optoelectrónico, o dicho de otra forma, es el proceso de usar la luz para medir el flujo sanguíneo. 

• Los pulsómetros ópticos miden las veces que aumenta el flujo sanguíneo por minuto al paso por las venas de la zona comprendida entre la muñeca y el antebrazo. Para ello tienen unos pequeños LED en la parte posterior que emiten una luz verde sobre la piel de la muñeca, que en combinación con unos fotodiodos sensibles a la luz, sirven para detectar la cantidad de sangre que fluye a través de la muñeca en un momento determinado. 
• Cada latido produce un aumento del caudal sanguíneo y este aumento lo “ven” los sensores ópticos de la parte posterior de la caja del reloj. Lo que hacen es emitir una luz y registrar esos cambios en la reflexión de la luz.
• El pulsómetro con sensor óptico, activa las luces LED de tono verde que se combinan con unos fotodiodos sensibles a la luz para determinar el caudal de sangre que fluye por las venas y arterias de la muñeca en un lapso de tiempo determinado. 
• Luego, esos datos se pueden procesar, junto con la información de movimiento detectada por el acelerómetro del dispositivo, con algoritmos para producir lecturas de pulso comprensibles para el usuario. 

En el caso de la imagen inferior de un Apple Watch, se puede apreciar que, en el eje de la X, se encuentran los LED de color verde e infrarrojos, mientras que en la coordenada correspondiente al eje de la Y, se hallan los fotodiodos encargados de medir la luz.

¿Qué factores pueden afectar a los datos obtenidos?

Dado que se trata de una técnica menos precisa que la medición de la frecuencia cardiaca mediante una banda situada en el pecho, el sensor óptico puede mostrar datos inexactos debido a varios factores:

• La perfusión de la piel o la cantidad de sangre que circula por la piel varía considerablemente de una persona a otra.

• Por causas climatológicas, por ejemplo, si se está entrenando a bajas temperaturas. En este supuesto, la perfusión de la piel de la muñeca puede ser demasiado baja para que el sensor de frecuencia cardiaca obtenga una lectura.

• El movimiento. Los movimientos rítmicos, como correr o montar en bicicleta, ofrecen mejores resultados que los movimientos irregulares, como jugar al pádel o practicar boxeo.

• Los tatuajes. La tinta, el dibujo y la saturación de algunos tatuajes situados en la zona de la muñeca, pueden bloquear la luz del sensor, afectando al rendimiento del sensor de frecuencia cardiaca y dificultando la obtención de una monitorización fiable.
• El ajuste del smartwatch o pulsera de actividad. Si se lleva el reloj poco ajustado, puede que los sensores no realicen una medida correcta, por tanto, es conveniente ajustar un poco la correa del gadget para que los sensores realicen una correcta medición de la frecuencia cardiaca.

Los pulsómetros ópticos están cada vez más presentes en los gadgets que usamos diariamente y se están incorporando en más dispositivos, como anillos inteligentes que llevas en uno de tus dedos como una joya y que usan la detección óptica para rastrear la frecuencia cardíaca y otros signos vitales.

Incluso los smartphones, mediante aplicaciones que ofrecen la capacidad de medir la frecuencia cardíaca, utilizan la detección óptica para encontrar el pulso al sostener un dedo en la lente de la cámara, y el flash de la cámara para iluminar los vasos sanguíneos debajo de su piel. 

Otras apps usan la cámara misma, apuntando a la cara, para detectar la frecuencia cardíaca en función de los cambios visibles, pero indetectables en los ojos o la piel. Sin embargo, estas apps son todavía propensas a errores, porque el teléfono y la cámara del mismo no se han diseñados para este propósito.

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