Fitness Tracker Test

Fitness-Tracker, Fitnessarmband, Puls- & Sportuhren Vergleich 2017

Pulsmessung mit optoelektronischen Sensoren

Die Messung der Herzfrequenz beim Sport war bislang eine Angelegenheit des zusätzlichen Brustgurts. Mal mehr, mal weniger bequem während des Sport getragen, sendete er die erfassten Daten per ANT+ an einen Empfänger. Eine neue Technik ermöglicht es nun, auf den Brustgurt zu verzichten und die Pulsmessung direkt am Handgelenk vorzunehmen.

Messung des Blutflusses

Fitness Tracker mit optischer Pulsmessung verfügen über kleine Lichtquellen, die in der Regel in der Innenseite des Armbands angebracht sind. Das ausgesendete Licht ist intensiv genug, um so weit in die Haut einzudringen, dass es die Blutgefäße in den oberen Schichten erreicht. Von dort wird das Licht wieder reflektiert und von einem weiteren Sensor am Armband aufgefangen.

Optoelektronische Messung (schematisch)

Optoelektronische Messung (schematisch)

Das grundlegende Prinzip der Pulsmessung mit Licht basiert auf folgenden Punkten:

  • Während der Systole (dem Zusammenziehen des Herzmuskels) wird Blut durch die Gefäße zu den Organen gedrückt. In den Blutgefäßen nimmt der Blutfluss und der Gefäßdurchmesser zu.
  • Während der Diastole (dem Entspannen des Herzmuskels) fließt das Blut durch die Gefäße wieder zum Herzen zurück. Der Blutdruck in den Gefäßen wird geringer, der Gefäßdurchmesser nimmt in Folge ab.

Der in der Regel grüne Lichtstrahl fällt während dieses sich fortwährend wiederholenden Vorgangs auf die Blutgefäße. Blut erscheint uns von der Farbe her rot, d.h. das Blut reflektiert nur den roten Farbanteil des Lichts. Grüne und blaue Anteile werden absorbiert. Je mehr Blut sich dabei in den Gefäßen befindet, desto mehr grüne und blaue Farbanteile werden geschluckt. Fließt weniger Blut durch die Gefäße, ist der Absorbtionsanteil also geringer. Diese veränderten Anteile des reflektierten Lichts werden von dem Sensor über die Zeit gemessen. Mit dem Wissen, dass ein geringer Grünanteil auf die Systole schließen lässt, wohingegen ein höherer Grünanteil des reflektierten Lichts die Diastole bedeutet, kann aus der Zeitspanne zwischen den minimal gemessenen Grünanteilen der Herzzyklus und damit der Puls bestimmt werden.

Sauerstoffsättigung

Auf einem ganz ähnlichen Prinzip funktioniert die Ermittlung des Sauerstoffgehalts im Blut. Schaut man sich an, welche Wellenlängen des Lichts von sauerstoffreichem und sauerstoffarmen Blut absorbiert werden, stellt man Unterschiede fest. Das sind genau die gleichen Unterschiede, die man zwischen ateriellem Blut (hellrot im Körperkreislauf) und venösem Blut (dunkelrot im Körperkreislauf) feststellt. Die unterschiedliche Farbe geht auf das sauerstoffbindende Hämoglobin zurück. Anhand der Absorbtion/Reflektion des ausgesandten und wieder gemessenen Lichts kann der Sauerstoffgehalt im Blut ermittelt werden.

Kinderkrankheiten

Die Technik der Brustgurte ist etabliert und mittlerweile EKG-genau. Anders sieht es bei der mittels Licht gemessener Pulswerte aus. Die ersten Fitness Tracker mit optischen Pulsmessern müssen sich ihre Lorbeeren noch verdienen. Die Pulsmessung erfolgt schnell und bequem, aber noch nicht sehr genau. Eine starke Körperbehaarung und gebräunte Haut sorgen genauso für Messfehler, wie ein Sensor der nicht nah genug an der Haut platziert ist. Kurzum – alles was das Einfallen des Lichts auf bzw. in die Haut stört, beinflusst auch die Messung negativ.

Genauere Messungen erhält man z.B., wenn man die Sensoren auf der Innenseite des Handgelenks platziert. Dazu muss das Armband aber um das Handgelenk gedreht werden, so dass ein evtl. Display des Fitnessarmband ebenfalls nach innen zeigt. Hier müssen die Hersteller noch ein bisschen nachlegen. Es ist aber davon auszugehen, dass die Verbesserungen zur Erkennung der Herzschläge per Update auf den Fitness Tracker aufgespielt werden können.


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