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Funktionsweise, Vorteile und Tücken der optischen Pulsmessung bei Sportuhren |
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Die Polar M600 setzt 6 LEDs
zur Pulsmessung ein |
Funktionsweise, Vorteile und Tücken der optischen Pulsmessung
Immer mehr Sportuhren und
Fitnesstracker setzten zur Ermittlung der Herzfrequenz die Technik der optischen
Pulsmessung ein und ersetzen damit die Messung über den Brustgurt. Doch wie
funktioniert das eigentlich und ist diese Variante genauso zuverlässig wie über
den Brustgurt?
Ganz neu ist das Verfahren der
optischen Pulsmessung nicht. Die so genannte
Photoplethysmographie (PPG) stammt aus der Medizintechnik, wo die Sensoren meist
in Ohr- oder Fingerclips integriert sind und zur Puls- und Blutsauerstoffmessung
verwendet werden.
Die Methode der Pulssensoren
beruht auf der Grundlage, dass das Blutvolumen in den Blutgefäßen erfasst wird
und sich daraus der Puls ableiten lässt. Dazu macht man sich den Herzzyklus zu
Nutze. Das Herz wirft rhytmisch abwechselnd Blut aus und saugt es ein. Während
sauerstoffangereichertes Blut vom Herzen her dem Kreislauf zugeführt wird, fließt mehr Blut
durch die Arterie, während des Zyklus der Herzzuführung des sauerstoffarmen
Blutes weniger. Erfasst man die Änderung des Blutvolumens an einer geeigneten
Körperstelle, lässt sich aus den wiederkehrenden Signalen der Puls ableiten.
Zur Erfassung des Blutvolumens
strahlen auf der Rückseite der Sportuhr, bzw. dem Fitnessarmband
angebrachte LEDs auf die Haupt und durchdringen dabei Haut und Blutgefäße. Dabei
wird das Licht absorbiert oder reflektiert. Optoelektrnische Linsen, die
zwischen den LEDs sitzen, empfangen das zurückreflektierte Licht. Dieses Licht
fällt je nach Blutmenge in einem Herzzyklus unterschiedlich aus, woraus sich der
Puls ableiten lässt. Die spezifische Lichtabsorption selbst ergibt sich durch
das im Blut befindliche Hämoglobin (eisenhaltiges Proteinkomplex in den roten
Blutkörperchen).
Als Lichtquelle werden meist
zwei oder mehr LEDs eingesetzt. Zur Messung am Handgelenk bei Fitnessarmbändern
und Sportuhren verwendet man dabei grünes Licht (530 nm), was für gute
Ergebnisse sorgt. Medizintechnik, die am Finger misst, setzt hingegen auf rotes
Licht (660 nm) und infrarotes Licht (940 nm). Ideal ist eine Kombination aus den
drei Bereichen des Lichtspektrums am Handgelenk, denn rotes Licht liefert bei Menschen mit
dunkleren Hauttönen bessere Ergebnisse.
Eine erhöhte Anzahl von eingesetzten
LEDs gibt allerdings keine Rückschlüsse auf eine 100%ige Sicherheit. Entscheidend sind die
Algorithmen, die die Lichtsignale interpretieren und auswerten. So hat ein
Softwareupdate bei Fitnessarmbändern schon manchmal Wunder bewirkt. Mittlerweile
funktioniert das System schon recht gut, fast EKG-genau, hat aber auch seine
Grenzen. So führen z.B. besonders kalte Temperaturen dazu, dass der Puls nicht
richtig erfasst werden kann. Das kommt daher, dass der Blutfluss dann langsamer
ist und den Sensoren damit Schwierigkeiten bereitet. Als Gegenmaßnahme sollte
dann der Pulsmesser durch darüber tragende Kleidung geschützt werden.
So fortgeschritten die
LED-Technik mittlerweile ist, so überwiegen nach wie vor die Vorteile der
Brustgurtmessung, wenn man es ganz genau wissen will. Das räumt auch der
Pulsuhrspezialist Polar ein.
"Messung per Brustgurt ist eben das Maß der Dinge, einfach weil sie EKG-genau
ist". Und somit bietet Polar bei senem neusten Produkt, der M600 Sportuhr die
Möglichkeit, sich den Puls über LEDs messen zu lassen, oder alternativ über
einen Brustgurt. Je nachdem, welche Vorteile man für sich nutzen will.
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Autor und Copyright: Detlev Ackermann, Laufen-in-Koeln
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