Ein Armband kennt deinen Puls nur mit Licht: Es strahlt ein kleines grünes Licht in die Haut, ein Sensor misst, wie viel Licht zurückkommt, und weil Blut Licht schluckt, verändert jeder Herzschlag diese Menge ein kleines bisschen. Zählt das Gerät dieses Auf und Ab pro Minute, kennt es deine Herzfrequenz. Die Technik heißt Photoplethysmographie, die meisten kennen sie aber unter ihrer englischen Abkürzung: PPG.

Dreh einen Fitness-Tracker um, und du siehst ein paar kleine Lichter (LEDs) und einen oder zwei dunkle Punkte: Das sind Fotodioden, eine Art elektronisches Auge, das Licht in ein elektrisches Signal verwandelt. Keine Nadeln, keine Elektroden: nur Licht, das in die Haut hinein- und wieder herauskommt.

Warum „sieht“ Licht das Blut?

Am Handgelenk trifft das Licht auf Haut, Fett, Knochen und Blutgefäße. Fast all das ist konstant: Dein Knochen ändert seine Größe nicht von einer Sekunde zur nächsten. Das Blut dagegen bewegt sich. Bei jedem Herzschlag kommt eine kleine Welle an, die Arterien und Kapillaren leicht anschwellen lässt. Weil Hämoglobin (das Eiweiß, das dem Blut seine rote Farbe gibt) grünes Licht sehr gut schluckt, bedeutet mehr Blut weniger Licht am Sensor.

Das Ergebnis ist ein riesiges, fast festes Signal mit einer winzigen Welle obendrauf, die im Takt des Herzens steigt und fällt. Schwierig ist nicht, das Licht einzuschalten, sondern diese Welle herauszufischen.

Von der Welle zur Zahl

Der Sensor misst das Licht viele Male pro Sekunde und zeichnet eine Kurve aus kleinen Hügeln, einen pro Herzschlag. Die Software macht drei Dinge: Sie säubert das Signal (wie wenn man das Brummen aus einer Aufnahme filtert), findet den Rhythmus (wiederholt sich die Welle 1,2-mal pro Sekunde, sind das 72 Schläge pro Minute) und prüft, ob das Ergebnis plausibel ist.

Misst man die genaue Zeit zwischen den Schlägen, erhält man außerdem die Herzfrequenzvariabilität (HRV): Diese Abstände schwanken um einige Millisekunden, und diese Schwankung spiegelt das Gleichgewicht des Nervensystems wider. Sie braucht ein sehr sauberes Signal, deshalb wird sie meist nachts oder in Ruhe gemessen.

Warum es manchmal danebenliegt

Die Blutwelle ist so klein, dass fast alles sie überdecken kann:

• Bewegung. Beim Laufen verrutscht das Armband und erzeugt falsche Wellen. Deshalb hat es einen Beschleunigungssensor: Weiß es, wie sich der Arm bewegt, kann es dieses Muster abziehen.
• Fremdlicht. Eng (aber nicht zu fest) und zwei Finger oberhalb des Handgelenkknochens getragen, hilft es sehr.
• Kälte, die die Hautgefäße verengt, und Tattoos, weil auch Tinte Licht schluckt.

Faustregel: In Ruhe und im Schlaf sind die Daten zuverlässiger als mitten im Sprint.

Rot und Infrarot: der Sauerstoff

Mit zwei weiteren Farben lässt sich die SpO2 schätzen, der Sauerstoff im Blut. Hämoglobin mit und ohne Sauerstoff schluckt Licht unterschiedlich, deshalb vergleichen Pulsoximeter rotes Licht (etwa 660 Nanometer) und Infrarotlicht (etwa 940 Nanometer) und rechnen das in einen Prozentwert um. Am Handgelenk ist das schwieriger als am Finger, deshalb zeigen Wellness-Armbänder sie als nächtlichen Trend, nicht als klinischen Test.

Die KI: von Zahlen zu Sätzen

Aus Puls, HRV und Bewegung schätzen Modelle, die mit Tausenden Nächten trainiert wurden, die Schlafphasen (im Tiefschlaf schlägt das Herz langsamer und gleichmäßiger, im REM-Schlaf variabler) oder dein Stressniveau. Es sind Schätzungen, immer verglichen mit deiner eigenen Basislinie. Künstliche Intelligenz hilft vor allem beim Deuten: Sie macht aus Hunderten Punkten klare Sätze wie „Du hast heute weniger tief geschlafen als im Durchschnitt“.

Bei manchen Armbändern bleiben die Rohsignale auf dem Handy, und nur zusammengefasste Werte werden auf Server in der EU synchronisiert; wir erklären das auf unserer Seite zu Daten und DSGVO. Wer tiefer einsteigen will, beginnt am besten mit dem Wikipedia-Artikel zur Photoplethysmographie, und bei Fragen zu deinem Armband hilft das Support-Center.