Neue Sensoren zur Bestimmung der Körpertemperatur werden als die entscheidenden Innovationen der Smartwatches 2022 von Samsung und Apple gehandelt. Am 10.8.22 schlug für Samsung mit der Vorstellung seiner neuen Smartwatch Galaxy™ Watch5 Produktfamilie die Stunde der Wahrheit.
Apple wird seine neue Apple Watch Series 8 voraussichtlich Mitte September – zusammen mit dem iPhone 14 – vorstellen. Dann wissen wir, was das Unternehmen zum Thema Temperaturmessung beitragen will und kann.
Die medizinische Perspektive
Wenn die neuen Temperatursensoren der Smartwatches 2022 Daten zur Körperkerntemperatur [1] in medizinischer Qualität liefern können, wäre damit ein Fieberthermometer zu ersetzen. Die Erfassung von Vitalwerten wäre neben der Herzfrequenz (sowie Herzfrequenzvariabilität) und arteriellen Sauerstoffsättigung ( SpO2 ) um einen dritten, universellen Parameter erweitert. Dann fehlt „nur noch“ eine kalibrationsfreie, autonome Blutdruckbestimmung per Smartwatch sowie eine ebensolche Blutzuckerbestimmung (anhand des Hautschweißes) als vierter und fünfter universeller Vitalwert. Damit wären dann alle wichtigsten Parameter für eine Erstdiagnose am Handgelenk verfügbar. Die Schwierigkeiten einer Erfassung des vierten und fünften Vitalwertes in medizinischer Qualität per Smartwatch sind aber so erheblich, dass für entsprechende Lösungen wohl noch eine Reihe von Jahren Geduld erforderlich ist.
Zuverlässige Smartwatch Temperatursensoren für die Umgebungstemperatur, Lufttemperatur, haben ebenfalls eine medizinische Perspektive. Der Flüssigkeitsbedarf, den eine Person täglich durch Trinken aufnehmen sollte, hängt natürlich von a) dieser Umgebungstemperatur und b) den körperlichen Aktivitäten an dem jeweiligen Tag ab. Eine entsprechende Monitoring App, die die Flüssigkeitsaufnahme automatisch überwacht und den Smartwatch Träger auf ein ausreichendes Trinken hinweist, benötigt deshalb auch die Umgebungstemperatur, denen der Smartwatch Träger ausgesetzt ist. Diese Information kann kein Wetterbericht liefern! Selbst mit einer sehr lokalisierten Wetterinformation bleibt unklar, ob und wie lange der Nutzer diesen Wetterbedingungen ausgesetzt ist oder sich etwa in einem klimatisierten Gebäude aufhält. Zu diesem Thema des automatischen Monitorings der täglichen Flüssigkeitsaufnahme mit Smartwatches vgl. unsere Arbeiten [2].
Die Samsung Galaxy™ Watch5
Die vorgestellte Produktfamilie besteht aus 3 Modellen: einem 40mm, einem 44mm Modell sowie der 45mm PRO Smartwatch (s. Bild), die sich durch ein Titangehäuse und insbesondere einen besonders leistungsstarken Akku von 590 mAh auszeichnet. Das 40mm Modell hat – wie bisher – ein Aluminiumgehäuse und einen 284 mAh Akku. Dies ist gegenüber dem 246 mAh Akku der letztjährigen Galaxy™ Watch4 eine Steigerung der Akkukapazität von 15%. Das 44mm Modell hat ebenfalls ein Aluminiumgehäuse und besitzt einen 410 mAh Akku, ( bisher 361 mAh bei der Galaxy™ Watch4 ). Erstmals verzichtete Samsung vollständig bei seinen Smartwatches 2022 auf das bisherige Markenzeichen, die physikalische, drehbare Lünette. Die Bedienung erfolgt nunmehr vollständig per berührungssensitivem Bildschirm (incl. digitaler Lünette) und zweier seitlich angebrachter Bedienknöpfe. Der Touchscreen aller drei Smartwatch Modelle besteht aus dem besonders widerstandsfähigen Saphirglas, die Modelle werden jeweils mit oder ohne LTE Funkmodul angeboten. Das LTE Funkmodul verwendet zeitgemäß eine fest in die Smartwatch integrierte eSIM Karte. Angetrieben wird die Smartwatch Familie durch eine EXYNOS W920 Dual Core CPU mit 1,18 GHz Taktfrequenz, es stehen 1,5 GByte Hauptspeicher und zusätzlich 16 GByte Flash Speicher zur Verfügung. Das 40mm Modell hat ein 1,2“ AMOLED Display mit 396×396 Pixel Auflösung, das 44mm Modell und die 45mm PRO Version haben ein 1,4“ AMOLED Display mit einer Auflösung von 450×450 Pixel. An Sensoren sind neben einem verbesserten Samsung BioActive Sensor für Puls, 1-Kanal EKG, arterielle Sauerstoffsättigung und Impedanzanalyse von Muskelmasse/ Körperfett die üblichen Sensoren für 3D Beschleunigung, 3D Lage, Magnetometer, Barometer, Umgebungslicht sowie einen Temperatursensor an Bord. Über die Leistungsfähigkeit gerade dieses Temperatursensors schweigt sich Samsung bei der Vorstellung der neuen Smartwatches leider beharrlich aus – offensichtlich ist die Auswertungssoftware noch nicht fertig geworden! Der GPS Sensor der Smartwatches kann neben den gleichnamigen Signalen des amerikanischen Systems auch Satellitensignale des europäischen GALILEO Systems, des russischen GLONASS und chinesischen BEIDOU Systems empfangen und verarbeiten. Die Smartwatches können mit Bluetooth 5.2, WLAN 802.11 a/b/g/n im 2.4 GHz und 5 GHz Band – sowie optional per LTE – kommunizieren. NFC für Google Pay™ und Samsung Pay™ ist ebenfalls vorhanden. Nach dem letztjährigen Aus für Tizen™ (wir berichteten in diesem Blog ) kommt als Betriebssystem für die Smartwatches 2022 Google’s Wear OS 3.5 mit der Samsung spezifischen GUI Adaption One UI Watch 4.5 zum Einsatz.
Die Ladeleistung – per drahtlosem Ladeadapter – wurde für die neue Uhrengeneration von 5W auf 10W erhöht. Die Gewichte der Smartwatches reichen von 28,7 gr. für das 40mm Modell, über 33,5 gr. für das 44mm Modell bis zu 46,5 gr. für die 45mm PRO Version. Die 40mm und 44mm Modelle sind in den Gehäusefarben Graphit, Pink Gold (nur 40mm Modell), Saphir (nur 44 mm Modell) und Silver erhältlich, das 45mm PRO Modell in den Gehäusefarben Black Titanium und Gray Titanium. Samsung ruft einen Listenpreis von €299,– für das 40mm Modell ohne LTE auf, die LTE Variante ist mit €349,– um €50,– teuerer. Entsprechend liegen das 44mm Modell bei €329,– (€379,–) und das 45mm PRO Modell bei €469, — (€519,–). Die neuen Samsung Smartwatches 2022 sollen ab 26. August im Handel verfügbar sein.
Die Temperaturmessung am Handgelenk
Die Abschätzung der Körperkerntemperatur an den Extremitäten, wo nur die Körperschalentemperatur gemessen werden kann, speziell am Handgelenk, ist schwierig [3]. Im Gegensatz zur verbreiteten, berührungslosen Erfassung der Körperkerntemperatur im Innenohr oder auf der Stirn ist die Messung der Körperschalentemperatur am Handgelenk deutlich von der Umgebungstemperatur abhängig. Die Extremitäten werden durch die Umgebungstemperatur mit aufgewärmt oder abgekühlt. Es ist also erforderlich, die Umgebungstemperatur stets bei einer Abschätzung der Körperkerntemperatur am Handgelenk mit zu berücksichtigen. Dies gestaltet sich aber ebenfalls schwierig, da die Messung der Umgebungstemperatur ihrerseits wiederum durch die ausgestrahlte Hautwärme mit beeinflusst wird. Die Körperkerntemperatur des gesunden Menschen weist typischerweise eine tägliche Schwankung von 36,5 °C morgens bis 37,8 °C nachmittags auf. Unter Kenntnis der Tageszeit, für eine Smartwatch eine Kernkompetenz, kann dies entsprechend berücksichtigt werden, um auszusagen, ob eine zu hohe Temperatur, Fieber, oder eine zu niedrige Temperatur, Hypothermie, vorliegt. Ein weiterer, zu berücksichtigender Faktor der Körperkerntemperatur ist intensive sportliche Aktivität, die die Körpertemperatur um 1 – 2 °C erhöhen kann. Da eine solche sportliche Aktivität und deren Intensität sowie Ausmaß aber durch die Smartwatches 2022 sehr gut erfasst werden kann, ist eine entsprechende Kompensation der Messwerte durch die Smartwatches ebenfalls sehr gut möglich.
Was bisher geschah
Eine Temperaturbestimmung der Körpertemperatur ist bisher etwa mit der fitbit sense™ Smartwatch möglich. Aber nur in der Weise, dass die Smartwatch eine Veränderung der Körpertemperatur nachts während des Schlafes ermittelt und dem Uhrenträger morgens mitteilt. Absolutmessungen der Temperatur und die Erfassung von Veränderungen tagsüber sind mit der Smartwatch nicht möglich.
Ansonsten ist eine Erfassung der Umgebungstemperatur, Lufttemperatur – nicht der Körpertemperatur – mit den Premium Sportuhren Garmin Smartwatches Fēnix® 7 sowie der Polar Grit X Pro™ und Vantage V2™ möglich. Eine exakte Messung der Umgebungstemperatur wird allerdings durch ein Tragen der Smartwatch direkt auf der Haut durch die Hautwärme erschwert. Hie Hersteller der Smartwatches empfehlen deshalb, die Uhr für eine präzise Messung zunächst 15 Minuten auf einer temperaturneutralen Oberfläche abzulegen. Garmin bietet zusätzliche einen externen Sensor, Tempe™, an, der an Rucksack, Gürtel, … getragen werden kann und die Präzision der Umgebungstemperaturmessung der Fēnix® Smartwatches auch bei einem Tragen der Uhr am Handgelenk entsprechend gewährleistet.
Referenzen
[1] Körpertemperatur – Wikipedia, Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Körpertemperatur, abgerufen am 10.8.2022
[2] R. Lutze, “Practicality of Automatic Monitoring Sufficient Fluid Intake for Older People”, IEEE 10th International Conference on Healthcare Informatics (ICHI), June 11-14, Rochester, MN, USA, pp. 330-336, DOI: 10.1109/ICHI54592.2022.00054
[3] G. Chen, J.Xie G. Dai et al: “Validity of the Use of Wrist and Forehead Temperatures in Screening the General Population for COVID-19: A Prospective Real-World Study”, Iran Journal of Public Health, vol. 49 (2020), October (Suppl 1), pp.57-66, DOI: 10.18502/ijph.v49iS1.3670
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