Cảm biến nhịp tim trên Apple Watch hoạt động như thế nào và tại sao không hoạt động với hình xăm?

ND Minh Đức
2/5/2015 8:57Phản hồi: 67
Cảm biến nhịp tim trên Apple Watch hoạt động như thế nào và tại sao không hoạt động với hình xăm?
apple-watch-tattoo-1.jpg
Một số người dùng cho biết rằng vài chức năng trên Apple Watch như đo nhịp tim, nhận diện cổ tay,… có thể hoạt động không bình thường đối với cổ tay có hình xăm. Vậy nguyên nhân gốc rễ của vấn đề là do đâu? Các chuyên gia công nghệ và y khoa cho rằng nguyên nhân chính là nhược điểm cố hữu của kỹ thuật xác định nhịp tim bằng xung ánh sáng vốn đang được sử dụng phổ biến trên các thiết bị đeo lẫn dụng cụ y tế hiện nay.

Hồi đầu tuần vừa rồi, một người dùng đã cho biết trên trang Reddit rằng Apple Watch sẽ tự động khóa khi đeo trên tay có hình xăm do nó không thể hiểu là đang được đeo. Vài người dùng khác lại báo cáo trên iMore rằng cảm biến đo nhịp tim cho kết quả không trùng khớp khi đeo trên 2 cánh tay có và không có hình xăm. Một số suy đoán cho rằng có thể mực xăm tối màu chính là nguyên nhân của vấn đề.

Apple Watch đo nhịp tim của bạn như thế nào?


Tinhte-PPG.jpg
Sơ lược về kỹ thuật dùng ánh sáng đo lường độ bão hòa oxy trong máu, từ đó suy ra nhịp tim

Kỹ thuật được sử dụng để đo nhịp tim mà Apple và một số hãng khác sử dụng gọi là thông qua thể tích đồ PPG (Photoplethysmography - dùng ánh sáng để đo lường thể tích của một cơ quan trong cơ thể). Bằng cách chiếu các xung ánh sáng lên da và đo lường sự thay đổi của lượng ánh sáng bị hấp thụ, các cảm biến sẽ xác định được lượng máu tưới đến các mô và lớp hạ biểu bì dưới da. Toàn bộ kỹ thuật này được thực hiện bởi Pulse Oximeter - máy đo độ bão hòa oxy trong máu dựa trên cơ sở phép đo quang phổ kế và xung động kế.


Mỗi chu kỳ, tim sẽ bơm máu tới các mạch ngoại biên khắp cơ thể. Mặc dù áp lực mỗi lần bơm máu đã giảm dần khi chảy tới da, nhưng độ lớn của nó cũng đủ làm phồng các động mạch và tiểu động mạch trong mô dưới da. Nếu thiết bị đo được gắn vào bên ngoài da, một áp lực dù rất nhỏ trong hệ mạch cũng có thể được phát hiện. Sự thay đổi về thể tích gây ra bởi áp lực này có thể được phát hiện bằng cách dùng ánh sáng đèn LED chiếu lên da và đo lượng ánh sáng phản xạ trở lại diode cảm quang. Lượng máu tưới mô trong mỗi chu kỳ tim có liên quan tới nhiều hệ thống sinh học khác nhau, do đó PPG có thể được dùng để đo và theo dõi nhịp tim, nhịp thở và các hệ thống tuần hoàn khác.

Mặc dù đây là một kỹ thuật đo không xâm lấn, nhưng PPG vẫn mắc phải một số nhược điểm so với cách lấy máu xét nghiệm truyền thống. Theo các bác sĩ, độ chính xác của kết quả đo được có thể chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố như:
  • Màu sắc da (quy định bởi sắc tố Melanin) hoặc móng tay móng chân (do sơn móng)
  • Máu bất thường (ngộ độc CO,…)
  • Nhiễu do cử động
  • Nhiễu do ánh sáng phòng (hiện đã khắc phục được)
  • Tình trạng giảm tưới máu mô (do dùng thuốc, hạ thân nhiệt,…)
  • Do độ sai tiêu chuẩn của máy (± 2%)
Tinhte-cam-bien-anh-sang-Apple-Watch.jpg
Cảm biến và các đèn LED trên Apple Watch nhằm đo lường nhịp tim bằng PPG

Apple cũng giải thích là họ sử dụng 2 ánh sáng xanh lục và hồng ngoại để chiếu vào mạch máu. Họ cho biết rằng máu màu đỏ vì nó phản xạ ánh sáng đỏ và hấp thụ ánh sáng xanh lục. Apple Watch sử dụng đèn LED xanh lục đi kèm với diode cảm quang độ nhạy cao để phát hiện ra lượng máu chảy qua mạch ở cổ tay tại một thời điểm cụ thể. Khi tim bạn đập, lượng máu chảy qua cổ tay tăng lên, ánh sáng xanh bị hấp thụ nhiều hơn.

Đèn LED trên Apple Watch sẽ chớp hàng trăm lần mỗi giây nhằm tính toán số lần tim đập mỗi phút và đó chính là kết quả nhịp tim của người dùng. Mặt khác, cảm biến trên Apple Watch cũng sử dụng ánh sáng hồng ngoại để đo nhịp tim của người đeo trong 10 phút. Tuy nhiên, nếu ánh sáng hồng ngoại không thể cung cấp dữ liệu khả dụng thì Apple Watch sẽ chuyển sang dùng LED xanh lục. Mặt khác, bộ cảm biến nhịp tim được thiết kế với khả năng tự bù đắp tín hiệu thấp bằng cách tăng độ sáng đèn LED và tỷ lệ lấy mẫu.

Tại sao Apple Watch hoạt động không chính xác khi tay có hình xăm? Các chuyên gia nói gì?



Apple Watch hoạt động khi có hình xăm (tay phải) và không có hình xăm (tay trái)

Trong đoạn video trên đây do người dùng Michael Lovell thực hiện, bạn sẽ thấy rằng Apple Watch hoạt động hoàn hảo trên cổ tay trái không có hình xăm, nhưng khi chuyển sang bên phải có xăm hình thì một vài chức năng không còn hoạt động chính xác nữa. Người dùng Abeliangrape trên trang Reddit đã đưa ra lập luận nhằm giải thích cho điều này:

Quảng cáo


"Tôi nghĩ rằng tôi đã tìm ra được nguyên nhân. Có thể dùng ánh sáng với vài tần số khác nhau như xanh lục, vàng, hồng ngoại,… nhằm xác định nồng độ Oxyhemoglobin (OxyHb - nôm na là máu mang oxy). Apple sử dụng 2 ánh sáng là hồng ngoại và xanh lục. Tuy nhiên, điểm mấu chốt xuất hiện ở đây. Cả Melanin và mực xăm đều hấp thụ tốt ánh sáng với bước sóng trên 500 nm - tức là bao gồm cả màu xanh lục. Tuy nhiên, khả năng hấp thụ của melanin suy giảm rất nhanh chóng nên vào cuối quang phổ hồng ngoại, nó gần như không hấp thụ ánh sáng nữa. Cộng với việc Apple Watch có thể tự điều chỉnh độ nhạy và cường độ ánh sáng đèn LED nên có lẽ những người có màu da đen vẫn có thể sử dụng được Apple Watch. Ngược lại, mực xăm vẫn có khả năng hấp thụ ánh sáng khá tốt, do đó ngay cả tia hồng ngoại vẫn không thể hoạt động được."

Giáo sư Sijung Hu, giám đốc Nhóm nghiên cứu y tế và kỹ thuật quang tử học tại Đại học Loughborough cũng bày tỏ sự tán thành với ý kiến nêu trên. Đồng thời, ông mở rộng luận điểm rằng: "Tôi đã nhận thấy vấn đề này xuất hiện tại nhiều hãng (nhà sản xuất thời trang hoặc smartwatch)và vài chuyên gia y tế cũng nhận thấy điều này. Về cơ bản, nguồn gốc của vấn đề chính là các thiết bị thông minh hiện tại vẫn còn thiếu hiểu biết về tương tác sinh lý khi đo lường."


"Cần phải hình thành nên "cửa sổ quang phổ" có khả năng ghi lại chính xác sự biến động trong hệ thống mạch bằng các bước sóng khác nhau nhằm giảm thiểu tác động của yếu tố sắc tộc, melanin,… Chúng tôi (ông) đã phát triển một cảm biến điện tử có thể vượt qua được thách thức này. Trong khi hiện tại, rất nhiều hãng sản xuất chỉ đơn thuần là sử dụng PPG (được phát minh vào năm 1930 và tới năm 1970 thì có máy pulse oximetry) để trực tiếp đo lường ánh sáng hấp thụ bởi HbO2 và Hb. Điều đó đã giới hạn chức năng và hiệu suất của những thiết bị này."


Đến đây, có lẽ chúng ta đã phần nào hiểu được nguyên lý hoạt động của cảm biến đo nhịp tim trên Apple Watch và vì sao nó lại hoạt động không được khi cổ tay có hình xăm. Nếu theo như các lập luận từ chuyên gia, có thể Apple phải xem xét tới việc thay đổi kỹ thuật đo lường và rất có thể, biện pháp của giáo sư Hu sẽ được hãng chú ý tới. Nếu quan tâm về kỹ thuật của mà giáo sư cho là ưu việt hơn, các bạn có thể tham khảo thêm tại trang web của nhóm. Cám ơn đã theo dõi bài viết và chúc vui.

Tham khảo HM, Wiki (1), (2), Reddit, HEW, TNW, IH, Apple
67 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

ủa thế mấy người da đen thui thì sao.
dual1
CAO CẤP
9 năm
@DoremonSSJ3 bạn không thể phân biệt được màu da (do sắc tố cell qui định) với việc mực xăm xâm lấn 1 vùng da sao???
@DoremonSSJ3 Ko bik bạn phân biệt dc da vàng với hình xăm ko nữa, mà chuyển sang da đỏ vs đen.
@DoremonSSJ3 Nhìn comment biết ngay là bạn không đọc kỹ bài/không đọc bài mà đã vội comment lấy số rồi. Thông tin mà bạn cần đây nè "... Cộng với việc Apple Watch có thể tự điều chỉnh độ nhạy và cường độ ánh sáng đèn LED nên có lẽ những người có màu da đen vẫn có thể sử dụng được Apple Watch ..."
@DoremonSSJ3 Tuy nhiên, khả năng hấp thụ của melanin suy giảm rất nhanh chóng nên vào cuối quang phổ hồng ngoại, nó gần như không hấp thụ ánh sáng nữa. Cộng với việc Apple Watch có thể tự điều chỉnh độ nhạy và cường độ ánh sáng đèn LED nên có lẽ những người có màu da đen vẫn có thể sử dụng được Apple Watch. Ngược lại, mực xăm vẫn có khả năng hấp thụ ánh sáng khá tốt, do đó ngay cả tia hồng ngoại vẫn không thể hoạt động được
minhkin
ĐẠI BÀNG
9 năm
Chia sẻ với anh em săm trổ :p
Đành quay về với đồng hồ truyền thống :rolleyes:
Hi vọng hạn chế này sẽ được khắc phục sớm

@minhkin Đeo đồng hồ lên hình "săm" thấy chả ra làm sao cả 😔
Săm trổ là k đeo dc rồi
Cốm D.A
TÍCH CỰC
9 năm
Tốt nhất bác nào nghiện xăm thì cứ xăm kín 1 nữa người, nữa người còn lại để nguyên 😁
Giải thích dài dòng chả giống phong cách của Apple chút nào. Cứ vậy khẳng định luôn :
" Người dùng sử dụng AW để do nhịp tim sai cách " :p
@hsdhnh Anti tay nhanh quá mà ,
Bài này có phải là phát ngôn của apple đâu chứ 😁
Kể cả phần dẫn ý apple cũng có 4 dòng thôi
"Apple cũng giải thích là họ sử dụng 2 ánh sáng xanh lục và hồng ngoại để chiếu vào mạch máu. Họ cho biết rằng máu màu đỏ vì nó phản xạ ánh sáng đỏ và hấp thụ ánh sáng xanh lục. Apple Watch sử dụng đèn LED xanh lục đi kèm với diode cảm quang độ nhạy cao để phát hiện ra lượng máu chảy qua mạch ở cổ tay tại một thời điểm cụ thể. Khi tim bạn đập, lượng máu chảy qua cổ tay tăng lên, ánh sáng xanh bị hấp thụ nhiều hơn."
@hsdhnh Thật ngắn gọn: Bạn phải khởi động não trước khi comment, mắt bạn đọc bài trong khi não bạn chưa kịp khởi động, tay bạn gõ bàn phím trong khi não bạn chưa kịp khởi động. Cứ vậy khẳng định luôn:
" Bạn vào tinhte để comment sai cách " 😃
@Nokfev http://m.ictnews.vn/the-gioi-so/phu-kien/apple-xac-nhan-apple-watch-gap-su-co-voi-nhung-hinh-xam-125719.ict
:rolleyes
:
@hsdhnh Đúng là tay nhanh quá ...
Bài này thì Apple càng nói ngắn gọn hơn
"Sự thay đổi vĩnh viễn hoặc tạm thời đối với làn da của bạn, chẳng hạn như một vài hình xăm, cũng có thể ảnh hưởng đến tính năng cảm biến nhịp tim. Mức độ, hình dạng và độ bão hòa của một số hình xăm có thể chặn ánh sáng từ các cảm biến, khiến thiết bị gặp khó khăn khi đọc [nhịp tim]."
Chắc tại tay người hay hoạt động nên không dùng phương pháp khuếch đại nhịp tim từ bề mặt da tại vị trí có mạch đập được. Sam Sung S5 hình như cũng dùng công nghệ giống Apple Watch này.
Xin đổi bài viết lại thành:
Chắc tại tay người hay hoạt động nên không dùng phương pháp khuếch đại nhịp tim từ bề mặt da tại vị trí có mạch đập được. Apple Watch này hình như cũng dùng công nghệ giống Sam Sung S5.... theo yêu cầu của 2 thành viên "panania" và "chetdichoroi"
@phuctran.iuerd nói nhu bác thì thằng cha lúc mới đẻ ra lại bảo rằng sẽ giống thằng con sắp sinh trong tương lai ak.
@chetdichoroi Bạn nên nhớ là 2 thằng này ko cùng huyết thống 😃
@phuctran.iuerd Nhưng dù thế nào đi nữa thì k thể bảo rằng cái anh đang tồn tại giống cái anh sẻ sinh ra sau thì nghe nó ngược quá bác ơi.
@chetdichoroi Người ta nói giống chứ ng ta có nói copy đâu 😁
Cái kim thì quay tròn, thiết kế cái mặt aw hình chữ nhật, khôn vl. Sao ko tự thiết kế lại giao diện kim chỉ giờ cho phù hợp mặt chữ nhật mà lại đi ăn cắp giao diện của đồng hồ truyền thống, thấy ss làm nên bắt chước làm theo mà ko hiểu vấn đề
@mos_cde Bác này thông minh, rất hiểu vấn đề mà cả đám kỹ sư apple không hiểu gì.
ủa vậy ai đang xài gear 2 và gear 2 neo cho hỏi có bị tình trạng như trên ko?
Mới tính xăm quả táo mà thôi suy nghĩ lại rồi =))
Nếu khách hàng mua AW có xăm trên cổ tay chiếm tỉ lệ đủ lớn thì có lẽ apple sẽ ra 1 phiên bản riêng cho nhóm này !
Giá cao hơn tầm 50$ so với thông thường !😃
Dân chơi ngại gì mưa rơi 😁
dự là sẽ có thể có bản vá lỗi trong thời gian tới, mà ở VN đã có mấy ai có cái này mà mấy thánh chém như thần vậy.
-nói tóm lại là cái AW này nó chỉ tiện lợi cho mấy ông ngèo nhưng mắc bệnh sỹ mua xe Porsche và BMW, còn ngoài ra nó ko được tích sự gì hết và rất xấu theo như lời của mấy bạn gét AW.
- còn mấy cái ss gear là chỉ dành cho mấy người giàu và cực giàu đi siêu xe 100cc 2 bánh, chuyên ăn khoai lang nói chuyện quốc tế ở tt, vì sw androi vỏ nhựa nhìn cực sang chảnh, tiện ích của nó thì bá đạo, nhất luôn ấy, đi cưa gái thì khỏi phải ngợi. sau này có thể nổ máy, bật điều hòa do thiên nhiên ban tặng từ xa. oách cực ý
đừng fang gạch vào đầu em tội nghiệp.
@ThanhHai6688 chưa gì đã nhảy dựng lên thế bạn trẻ 😁
@ThanhHai6688 rảnh vãi hà.
@ThanhHai6688 Bạn này chắc đếch đọc bài viết rồi phán lung tung, nó sử dụng bóng đèn led xanh lục với hồng ngoại khắc phục chỉ có cách thay đổi phần cứng, chứ có phải do phần mềm đâu mà bản vá. hài
Apple ngày càng nhân văn ko khuyến khích dân xăm trổ dùng sản phẩm của họ 😔 :(
icon929
TÍCH CỰC
9 năm
đó không phải lỗi, nó là một tính năng....vâng rất đúng. một tính năng
" Cả Melanin và mực xăm đều hấp thụ tốt ánh sáng với tần số trên 500 nm"

=)) tần số tính bằng nm =))
rainmaster
ĐẠI BÀNG
9 năm
Khuyến cáo các đại ca tại việt nam không sử dụng đc AW
Mặc dù đây là một kỹ thuật đo không xâm lấn, nhưng PPG vẫn mắc phải một số nhược điểm so với cách lấy máu xét nghiệm truyền thống. Theo các bác sĩ, độ chính xác của kết quả đo được có thể chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố như:
  • Màu sắc da (quy định bởi sắc tố Melanin) hoặc móng tay móng chân (do sơn móng)
dual1
CAO CẤP
9 năm
@DoremonSSJ3 "For those wondering: natural skin pigmentation doesn't block light the same way artificial ink pigment or even scar tissue does, so you shouldn't run into a problem if your skin is naturally darker."

- From http://www.imore.com/heres-why-apple-watch-does-not-play-nice-with-some-tattoos

Apple Watch, heart rate sensors, and wrist tattoos: What you need to know!

Will an arm sleeve tattoo prevent you from wearing the Apple Watch? If it's a solid color, perhaps. Recently, we've been hearing reports from Twitter and Reddit that the Apple Watch's plethysmograph s
imore.com
Cái này coi phim hay đi bệnh viện thì các bạn để ý cái máy kết nối với một cái kẹp ngón tay. Cùng cơ chế hoạt động đó. Khi bệnh nhân nhập viện mà sơn móng tay thì phải kẹp chân hoặc cạo lớp sơn đi

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019