Traditionelle Uhren haben als modisches Accessoire relativ begrenzte Funktionen. Mit dem Aufkommen der Smartwatches erfüllen nicht nur deren vielfältige Funktionen die Bedürfnisse der Nutzer, sondern auch deren stilvolles Design wird von diesen sehr geschätzt. Smartwatches überzeugen bei der Gesundheitsverfolgung, Aufzeichnung von Bewegung, täglichen Erinnerungen und weiteren Funktionen und sind heute ein klassisches Konsumelektronikprodukt im Leben vieler Menschen. Aus welchen Komponenten besteht eine Smartwatch, wie funktioniert sie, und welche Betriebsprinzipien und interne Struktur hat sie?
Das Kernstück dieser Technologie liegt in der Nutzung der photoplethysmographischen Messung (PPG), bei der grünes LED-Licht auf die Haut gerichtet wird, um Veränderungen der Lichtstreuung durch den Blutfluss zu erfassen. Dieser Prozess wandelt Lichtsignale in elektrische Signale um, die anschließend zur Berechnung der Herzfrequenz verwendet werden. Einfach ausgedrückt lautet der Prozess: Licht → elektrizität → digitales Signal. Wenn das Herz Blut pumpt, interagiert das grüne Licht auf der Uhr mit dem Hämoglobin im Blut. Die Unterschiede in der Absorption und Reflexion des grünen Lichts durch das Blut ermöglichen es der Uhr, die Herzfrequenz zu erfassen und zu berechnen.
Hinter der photoelektrischen Herzfrequenzüberwachung machen mehrere Faktoren grünes LED-Licht zur bevorzugten Lichtquelle, darunter seine geringe Beeinflussung durch Hautmelanin und Feuchtigkeitsabsorption sowie die starke Absorptionsfähigkeit von Hämoglobin für Licht dieser Wellenlänge. Einige hochwertige Uhren können sogar die LED-Farbe basierend auf Umgebungsbedingungen anpassen, um die Messgenauigkeit zu erhöhen. Zudem verwenden einige Produkte die Elektrokardiographie (EKG), die spezielle Brustgurte und externe Geräte erfordert, um die feinen elektrischen Veränderungen infolge der Herzschläge zur Bestimmung der Herzfrequenz zu erfassen.
Die Herzfrequenzüberwachung bei Smartwatches basiert nicht nur auf der PPG-Technologie, sondern kann auch Elektrokardiogramm-Verfahren nutzen, um die R-Welle im QRS-Komplex zu erkennen und die Herzfrequenz zu berechnen. Durch die präzise Messung der Intervalle zwischen Herzschlägen kann eine genaue Herzfrequenzanalyse für verschiedene Bevölkerungsgruppen durchgeführt werden. Beispielsweise verwendet die Veepoo RIG-Smartwatch die Photoplethysmographie, um die Herzfrequenz mittels optischer Erfassung von Durchblutungsschwankungen am Handgelenk oder Ohr zu überwachen. Obwohl die Messergebnisse von denen professioneller medizinischer Geräte abweichen können, besitzen die Herzfrequenzdaten konformer und technisch zuverlässiger Smartwatches dennoch einen Referenzwert.
Die Anwendung der Herzfrequenzüberwachung in Smartwatches ist vielfältig und hilft Nutzern, die Trainingsintensität anzupassen, die Trainingsergebnisse zu optimieren und die Herzgesundheit anhand von Veränderungen der Herzfrequenz zu überwachen, beispielsweise durch eine HRV-Analyse zur Beurteilung des Herzstatus. Mit der Reife der Technologie können Smartwatches nicht nur die Herzfrequenz in Echtzeit überwachen, sondern auch Auffälligkeiten erkennen und Nutzer warnen, wodurch sie zu einem leistungsstarken Werkzeug für das Gesundheitsmanagement werden. Dennoch sind Smartwatches keine medizinischen Geräte, und ihre Daten sollten lediglich als Referenz für das tägliche Gesundheitsbewusstsein genutzt werden, nicht jedoch als Grundlage für eine Behandlung.
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