ผลวิจัยชี้คน ‘ผิวคล้ำ – อ้วน’ อาจทำให้เซ็นเซอร์บนสมาร์ทวอทช์มีประสิทธิภาพลดลง

‘สมาร์ทวอทช์’ หรือ ‘นาฬิกาอัจฉริยะ’ เป็นอุปกรณ์ที่ได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบัน เพราะฟังก์ชันที่เป็นประโยชน์ อำนวยความสะดวกให้กับคนที่สวมใส่ได้ดี ทั้งการรับสายเรียกเข้า นับก้าวที่เดินระหว่างวัน วัดอัตราการเต้นของหัวใจ และมาพร้อมกับดีไซน์สวยงามและทันสมัย

ขณะเดียวกันก็มีผู้ใช้งานบางคนที่พบเจอปัญหาโดยไม่ทราบถึงสาเหตุว่าเกิดจากอะไร ทำไมประสิทธิภาพการใช้งานของสมาร์ตวอทช์บางรุ่นถึงไม่เสถียร ทั้งนี้การศึกษาใหม่ล่าสุดพบว่า ตัวเซนเซอร์ที่ใช้แสงสำหรับวัดอัตราการเต้นหัวใจบนสมาร์ตวอทช์ เช่น Apple Watch Series 5 และ Fitbit Versa 2 ทำงานได้ไม่ดีกับคนที่มี ‘ผิวคล้ำ’ หรือ ‘คนอ้วน’

เจสสิก้า ราเมลลา–โรมัน (Jessica Ramella-Roman) รองศาสตราจารย์ด้านเซนเซอร์ชีวภาพ มหาวิทยาลัยฟลอริดาอินเตอร์เนชันแนล สหรัฐอเมริกา ผู้ทำการศึกษาข้างต้นกล่าวว่า การศึกษาครั้งนี้อาจทำให้สถาปัตยกรรมในการผลิตอุปกรณ์ต้องเปลี่ยนไป

การศึกษาดังกล่าวป็นการศึกษาสัญญาณโฟโตเพลธิสโมกราฟฟี (PPG) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้การเปลี่ยนแปลงวิธีการสะท้อนแสง เพื่อวัดการไหลเวียนเลือดในร่างกายคนบนอุปกรณ์สวมใส่ 3 เครื่อง ได้แก่ Apple Watch Series 5, Fitbit Versa 2 และ Polar M600F โดยทีมวิจัยได้สร้างแบบจำลองการเคลื่อนที่ผ่านเนื้อเยื่อ เพื่อศึกษาเปรียบเทียบให้เห็นว่า “เซนเซอร์ในอุปกรณ์เหล่านั้นมีพฤติกรรมอย่างไรกับคุณสมบัติของผิวที่แตกต่างกัน”

ผลการวิจัยพบว่า คนที่มีผิวคล้ำจะมีเมลานินจำนวนมากกว่า สามารถดูดซับแสงได้ดีกว่า หมายความว่าเมื่อแสงจากตัวเซนเซอร์ผ่านลงไปได้น้อย ทำให้การสะท้อนของแสงกลับมายังเซนเซอร์จึงลดลงตามไปด้วย การแปลผลอัตราการเต้นของหัวใจ หรือระดับออกซิเจนในเลือดจึงทำงานได้ไม่ดี

ส่วนคนมีน้ำหนักเกิน (ดัชนีมวลกายอยู่ในเกณฑ์อ้วน) จะมีผิวหนังหรือชั้นไขมันใต้ผิวหนังหนากว่า มีน้ำน้อยกว่า และมีอัตราการไหลของเลือดน้อยกว่าเช่นกัน จึงเป็นสาเหตุให้การแปลผลทำงานได้ไม่ดี เมื่อเทียบกับคนที่มีดัชนีมวลกายอยู่ในเกณฑ์ปกตินั่นเอง

ในขณะที่การวิจัยก่อนหน้านี้ เกี่ยวกับความแม่นยำและอคติในอุปกรณ์สวมใส่ได้ล้วนมุ่งเน้นไปที่โทนสีผิวเท่านั้น ไม่ได้รวมกลุ่มคนอ้วน ถึงแม้ว่าจะมีความแตกต่างทางสรีรวิทยาก็อาจพบปัญหาได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม สัญญาณ PPG ไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อโทนสีผิวเปลี่ยนไป เนื่องจากมีความเปลี่ยนแปลงกันไม่ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ แต่การสร้างแบบจำลองศึกษาคนอ้วน กลับพบว่าเกิดความแปรปรวนของสัญญาณสูงถึง 60 เปอร์เซ็นต์

เจสสิก้า ราเมลลา–โรมัน กล่าวเพิ่มเติมว่า เมื่อเราเพิ่มดัชนีมวลกาย หรือชั้นไขมันใต้ผิวหนังที่หนาขึ้นและเพิ่มโทนสีผิวให้เข้มขึ้น สัญญาณ PPG ก็ลดลง จากนั้นฟีเจอร์อื่นๆ ก็เริ่มหายไปเช่นกัน อย่างกรณีนี้สมาร์ตวอรช์ Fitbit Versa 2 ซึ่งมีเซนเซอร์น้อยกว่า ก็มีผลทำให้พบความแปรปรวนสูงกว่า Apple Watch Series 5

“นี่อาจนับเป็นข่าวดีสำหรับบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ เพื่อนำไปต่อยอดในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้มีประสิทธิภาพสูง และมีความแม่นยำมากขึ้น”

อ้างอิง

• theverge. Light sensors on wearables struggle with dark skin and obesity. https://bit.ly/3G2Pos5
• ncbi. Monte Carlo analysis of optical heart rate sensors in commercial wearables: the effect of skin tone and obesity on the photoplethysmography (PPG) signal. https://bit.ly/3Ga1lMC