Intelligente Wearables, einschließlich Fitness-Tracker, Datenbrillen und Smartwatches, haben in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erhalten. Als eine der sich am schnellsten entwickelnden Wearable-Technologien bieten Smartwatches eine Vielzahl von Vorteilen, wie z. B. Aktivitätsverfolgung, Schlafüberwachung, Gesundheitsüberwachung, Benachrichtigungen, eingehende Anrufe, Notfallwarnungen und mehr. Die meisten Funktionen von Smartwatches sind jedoch stark von Sensoren und Chips abhängig.
Bestandteile einer Smartwatch
Zusammengesetzt aus verschiedenen Kleinteilen, lässt sich eine Smartwatch vom Aussehen her in zwei Teile – ein Uhrengehäuse und ein Armband – zerlegen. Uhrenarmbänder können aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt werden. Das Uhrengehäuse besteht aus Sensoren, Chips, Batterien, Touchscreens, Displays und anderen Komponenten. Im Gegensatz zu herkömmlichen elektronischen Uhren werden die meisten Funktionen in einer Smartwatch von verschiedenen elektronischen Komponenten übertragen, die in dieses intelligente Gerät integriert sind.
Obwohl Smartwatches klein sind, können sie viele Funktionsmodule in einem integrieren. Zu diesen Modulen gehören hauptsächlich Hochfrequenzkarten, Bluetooth-Karten, WiFi-Karten, Power-Management-Karten und verschiedene Sensoren oder Chips.
Der in diesem Artikel beschriebene Smartwatch-Sensor ist auch einer der wesentlichen Bestandteile der Smartwatch. Mit Hilfe verschiedener Smartwatch-Sensoren können Smartwatches eine Gesundheitsüberwachung und ein Trainingstracking realisieren. Darüber hinaus kann es Messfunktionen wie Herzfrequenz, Blutsauerstoff, Aktivitätsaufzeichnungen und Schlafqualität bereitstellen. Dieser Artikel listet hauptsächlich die 7 am häufigsten verwendeten Sensortypen in Smartwatches auf, die derzeit auf dem Markt sind, nämlich:
- Beschleunigungsmesser
- Herzfrequenzmesser
- SpO2-Sensor
- Hauttemperatur-Sensoren
- EKG-Sensor
- Gyroskop
- GPS
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, haben Sie eine allgemeine Vorstellung von einigen Smartwatch-Sensoren und ihrer Funktionsweise.
Beschleunigungsmesser
Beschleunigungsmesser werden häufig verwendet, um die Beschleunigung zu messen – die Änderungsrate der Geschwindigkeit eines Objekts. Grob gesagt können sie erkennen, ob sich der Nutzer bewegt. Infolgedessen ist es der am häufigsten verwendete Sensor, der in allen Arten von Smartwatches zu finden ist. Zum Beispiel sind alle Starmax-Smartwatch-Serien mit Beschleunigungsmessern ausgestattet, um die Bewegungen der Benutzer zu verfolgen, wie z. B. S5, S90 (Kinderuhr) und GTS6.
Das typischste Merkmal eines Beschleunigungsmessers in einer Smartwatch ist die Bewegungsverfolgung. Am Beispiel des Starmax GTS6 kann der Beschleunigungssensor im Starmax GTS6 das Aktivitätsniveau des Benutzers beim Laufen oder Joggen messen. Anhand dieser Messungen kann er Schritte zählen und so Distanz, Kalorien und andere Daten berechnen.
Da der Beschleunigungssensor verwendet werden kann, um die Ausrichtung des Geräts relativ zur Erdanziehungskraft zu bestimmen, ist es möglich, das Smartwatch-Display korrekt auszurichten, indem die Richtung nach oben bestimmt wird. Die meisten Smartwatches von Starmax übernehmen dieses Prinzip, indem sie das Handgelenk des Benutzers anheben, um das Smartwatch-Display zu aktivieren.
Herzfrequenzmesser
Ein Herzfrequenzmesser (HRM) oder Herzfrequenzsensor wurde entwickelt, um Ihre Herzfrequenz und Ihren Puls zu erkennen und zu messen. Heutzutage verfügen die meisten Smartwatches über diese Art von Sensor, um Funktionen zur Herzfrequenzerkennung zu erhalten. Der von Starmax entwickelte GTS4 ist außerdem mit einem Herzfrequenzsensor ausgestattet, der mittels Photoplethysmographie (PPG) die Herzfrequenz und den Puls des Benutzers misst.
Das Herz ist ein lebenswichtiges Organ, das für den Bluttransport im menschlichen Körper verantwortlich ist. Ein gesundes Herz liefert die richtige Menge Blut in angemessener Geschwindigkeit an alle Körperteile. Veränderungen des Blutflusses stehen also in engem Zusammenhang mit der Herzfrequenz. Die Herzfrequenzsensoren der meisten Smartwatches nutzen dieses Prinzip, um die Herzfrequenz und den Puls des Benutzers zu messen, indem sie den Blutfluss am Handgelenk erfassen.
PPG (Photoplethysmographie) ist die am weitesten verbreitete Technologie zur Messung der Herzfrequenz. Es handelt sich um eine nicht-invasive Nachweismethode, die photoelektrische Mittel verwendet, um Veränderungen des Blutvolumens zu erkennen. PPG-Herzfrequenzsensoren finden Sie in allen Starmax-Smartwatch-Serien.
Aus spektroskopischer Sicht sind Rot und Grün Komplementärfarben, so dass rotes Blut theoretisch grünes Licht absorbiert. Daher ist der PPG-Herzfrequenzsensor einer der effektiven Sensoren, die Herzfrequenz und Puls erkennen können, indem sie die Änderung der Stärke des reflektierten grünen Lichts verfolgen.
Der PPG-Sensor in einer Smartwatch besteht in der Regel aus einer LED-Lichtquelle und einem optischen Detektor. Die LED-Lichtquelle strahlt zuerst grünes Licht auf das Handgelenk des Benutzers, und dann erkennt der optische Sensor das empfangene reflektierte Licht und zählt die Menge davon. Die Haut am Handgelenk reflektiert mehr grünes Licht, wenn sich mehr rote Blutkörperchen in den Blutgefäßen befinden. Durch die Verfolgung von Veränderungen der Konzentration roter Blutkörperchen in den Blutgefäßen können Smartwatches daher die Funktion der Herzfrequenzerkennung realisieren.
Veränderungen der Herzfrequenz stehen in engem Zusammenhang mit der körperlichen Gesundheit, und eine zu schnelle oder zu langsame Herzfrequenz kann mit der Krankheit zusammenhängen. Die normale Herzfrequenz eines Erwachsenen in einem ruhigen, wachen Zustand sollte 60-100 Schläge pro Minute betragen. Durch die Beobachtung von Veränderungen der Herzfrequenz durch Smartwatches können wir potenzielle gesundheitliche Veränderungen im Körper rechtzeitig entdecken.
SpO2-Sensor
SpO2-Sensoren, auch bekannt als Blutsauerstoffsättigungssensoren, messen den Sauerstoffsättigungsgrad, indem sie die Menge an sauerstofftransportierendem Hämoglobin im Blut erfassen. Die Überwachung des SpO2-Spiegels mit einer Smartwatch ist heutzutage mit Hilfe von SpO2-Sensoren sehr bequem.
SpO2-Sensoren verwenden zwei verschiedene Wellenlängen des Lichts – in der Regel Rot und Infrarot -, um auf die Haut zu leuchten und die Sauerstoffsättigung im Blut zu messen. Sauerstoffhaltiges Hämoglobin kann mehr Infrarotlicht und weniger rotes Licht absorbieren. Im Gegensatz dazu absorbiert sauerstoffarmes Hämoglobin höhere Mengen an rotem Licht als Infrarot.
Durch die Berechnung des Verhältnisses dieser beiden Arten von Licht, das das Blut durchdringt, kann daher das Ergebnis der Sauerstoffsättigung des Blutes in Prozent angezeigt werden, was als SpO2 bezeichnet wird. Probanden mit SpO2-Werten von 95 % oder mehr wurden als gesund angesehen.
SpO2-Sensoren in Smartwatches überwachen in der Regel den Sauerstoffgehalt im Blut oder die Sauerstoffsättigung, indem sie messen, wie effizient Sauerstoff an das Handgelenk abgegeben wird. Mit einer Smartwatch, die mit einem SpO2-Sensor ausgestattet ist, kann der Träger seinen Blutsauerstoffgehalt leicht verfolgen, um mögliche Anomalien in seinem Gesundheitszustand zu erkennen.
Die Informationen, die sich in der Sauerstoffsättigung des Blutes widerspiegeln, sind entscheidend für Veränderungen der körperlichen Verfassung. Daher kann es zur Erkennung von Atemwegserkrankungen verwendet werden, einschließlich chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Schlafapnoe. Zum Beispiel kann die Sauerstoffsättigung deutlich sinken, wenn sich der Benutzer im Tiefschlaf befindet oder aufgrund ungesunder Lebensgewohnheiten wie Rauchen oder Alkoholkonsum.
Hauttemperatur-Sensoren
Hauttemperatursensoren messen die Wärmeenergie, die von der Hautoberfläche einer Person abgegeben wird. Dieser Sensor kann die Körpertemperatur des Benutzers erkennen und hilft im Gegenzug, seinen Gesundheitszustand zu überwachen. Verschiedene Faktoren wie Umwelt, körperliche Aktivität, gesundheitliche Probleme usw. können zu Veränderungen der Körpertemperatur führen.
Smartwatches mit Hauttemperatursensoren können subtile Veränderungen der Hauttemperatur im Laufe der Zeit verfolgen, indem sie die Körpertemperatur der Benutzer im Auge behalten. Es kann dann helfen, potenzielle Krankheiten frühzeitig zu erkennen, da eine abnormale Körpertemperatur ein frühes Anzeichen für eine körperliche Erkrankung sein kann.
Das meistverkaufte Smart-Armband S5 Fitness Tracker von Starmax ist außerdem mit einem Hauttemperatursensor ausgestattet, um die Körpertemperatur bequem zu erfassen. Und Smartwatches wie die Apple Watch Series 8, deren Hauttemperatursensoren sogar die Periodenverfolgung und Fruchtbarkeitsvorhersage von Frauen unterstützen können.
EKG-Sensor
Das Elektrokardiogramm (EKG oder EKG) ist ein wirksamer medizinischer Test zur Messung der elektrischen Aktivität des Herzens. Für diesen medizinischen Test ist ein EKG-Sensor erforderlich, um die winzigen elektrischen Signale, die der Herzschlag erzeugt, zu erfassen und aufzuzeichnen. Das Diagramm mit der elektrischen Aktivität des Herzens, das als EKG-Spur oder EKG-Spur bezeichnet wird, hilft bei der Beurteilung der Herzaktivität des Benutzers.
Smartwatches mit Elektrokardiogramm-Funktionen können dabei helfen, Herzschlagerkrankungen wie Vorhofflimmern und andere Unregelmäßigkeiten zu erkennen, indem sie das elektrische Signal der Herzmuskelkontraktion präzise messen und die Zeit zwischen den einzelnen Herzschlägen berechnen. Mit einem medizinischen EKG und einem Oximeter, das SpO2 misst, ist die Withings ScanWatch ein hervorragendes Beispiel für eine moderne Smartwatch mit fortschrittlichen Gesundheitsüberwachungsfunktionen.
Wenn ein EKG-Sensor mit anderen Sensoren, wie z. B. einem Herzfrequenzsensor, zusammenarbeitet, kann er Veränderungen des Herzrhythmus erkennen und verfolgen, die auf ein potenzielles Gesundheitsproblem hinweisen können. Smartwatches, die mit diesen Sensoren ausgestattet sind, können die Herzen der Nutzer kontinuierlich überwachen und sie warnen, wenn Unregelmäßigkeiten auftreten.
Gyroskop
Gyroskope und Beschleunigungsmesser sind beides Sensoren, die zur Messung der Bewegung eines Objekts verwendet werden, aber sie funktionieren unterschiedlich. Gyroskope werden in erster Linie verwendet, um den Winkel eines Objekts zu überwachen, um seine Winkelgeschwindigkeit und Richtungsänderungen zu erfassen. Einige Smartwatch-Hersteller kombinieren sogar Beschleunigungsmesser und Gyroskope zur Triangulation, um eine genauere Ausrichtung von Objekten zu erhalten.
GPS
Das Global Positioning System (GPS), eine weitere beliebte Funktion in High-End-Smartwatches, verwendet Satellitensignale, um den genauen Standort eines Geräts zu identifizieren und seine Bewegung im Laufe der Zeit zu verfolgen. Dadurch werden genauere Schrittzahlen ermöglicht. Darüber hinaus kann es ein detaillierteres Bild Ihres täglichen Aktivitätsniveaus erhalten (z. B. die Erstellung geeigneter Lauf- und Radwege). Allerdings haben GPS-Smartwatches relativ hohe Anforderungen an den Signalempfang, sodass der Preis relativ hoch ist. Die Ortung in Echtzeit bedeutet auch eine kürzere Akkulaufzeit für GPS-Smartwatches.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Smartwatches ein wirksames Werkzeug sind, um unser körperliches Wohlbefinden durch verschiedene Sensoren effektiv zu überwachen, einschließlich der 7 in diesem Artikel erwähnten Sensoren. Darüber hinaus wird sich die Smartwatch-Technologie mit Fortschritten bei Sensoren, Halbleitern und anderen Komponenten weiterentwickeln.
Durch die effektive Kombination dieser verschiedenen Smartwatch-Sensoren und -Teile können wir mit unseren Smartwatch-Geräten eine Welt unendlicher Möglichkeiten eröffnen. Mit der Kombination aus Innovation und Praktikabilität im Smartwatch-Design werden Smartwatches unseren Lebensstil in den kommenden Jahren erheblich beeinflussen.
Wenn Sie Ideen zum Design und zur Herstellung von Smartwatches haben, können Sie sich direkt an das Starmax-Team wenden. Wir bieten Ihnen professionelle Lösungen.
