পুরুষদের জন্য স্মার্ট ওয়াচ তীব্র ব্যায়ামের সময় হৃদস্পন্দন কীভাবে ট্র্যাক করে?

পাঠ করার পেছনে আলোকিক সেন্সিং নীতি

পুরুষদের জন্য একটি স্মার্ট ওয়াচে হার্ট রেট ট্র্যাকিং ফটোপ্লেথিসমোগ্রাফি নামক একটি প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে, যা সাধারণত পিপিজি নামে সংক্ষেপিত হয়। এই নীতির ব্যাখ্যা সহজ। ওয়াচের পিছনের দিকে অবস্থিত লাইট-এমিটিং ডায়োডগুলি সবুজ আলো ত্বকের মধ্যে নিক্ষেপ করে, এবং একটি ফটোডিটেক্টর প্রতিফলিত আলোর পরিমাণ পরিমাপ করে। রক্ত চারপাশের টিস্যুর তুলনায় সবুজ আলো বেশি শোষণ করে, তাই হৃৎপিণ্ড চাপ দিলে এবং ক্যাপিলারিগুলিতে রক্তের পরিমাণ পরিবর্তিত হলে প্রতিফলিত আলোর তীব্রতা হৃদস্পন্দনের ছন্দে ওঠানামা করে। ওয়াচটি এই ওঠানামাগুলি গণনা করে প্রতি মিনিটে হার্টবিট নির্ণয় করে। সবুজ আলো ব্যবহার করা হয় কারণ এটি ত্বকের মধ্যে ভালোভাবে প্রবেশ করে এবং হিমোগ্লোবিন দ্বারা শক্তিশালীভাবে শোষিত হয়। কিছু ডিভাইস গভীর পরিমাপের জন্য লাল ও অবলোহিত এলইডিও যোগ করে, যা রক্তে অক্সিজেন এবং অন্যান্য মেট্রিক্স নির্ণয় করার পদ্ধতি।

কেন গতি সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ

অপটিক্যাল পদ্ধতিটি বিশ্রামের সময় ভালোভাবে কাজ করে, কিন্তু তীব্র ব্যায়ামের সময় সমস্যা দেখা দেয়। প্রতিটি হাত দোলানো, পায়ের আঘাত এবং পেশী সংকোচন হাতের ঘড়িটিকে সরিয়ে দেয় এবং সেন্সর ও ত্বকের মধ্যে যোগাযোগের চাপ পরিবর্তন করে। এই গতি সংকেতে শোর সৃষ্টি করে, যা আসলে নাড়ি না হওয়া সত্ত্বেও নাড়ির মতো দেখায়। ঘাম এটিকে আরও খারাপ করে তোলে, কারণ এটি ত্বকের পৃষ্ঠের অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন করে এবং কখনও কখনও সেন্সর ও ত্বকের মধ্যে একটি পাতলা স্তর তৈরি করে যা আলোকে বিক্ষিপ্ত করে। এজন্য দৌড়ানো, বার্পিজ বা ভারী ওজন তোলার সময় হৃৎস্পন্দনের নির্ভুলতা অর্জন করা হাঁটার সময়ের তুলনায় কঠিন। নির্মাতারা গতি শনাক্ত করতে অ্যাক্সেলেরোমিটার এবং গতি-সম্পর্কিত বিকৃতি ফিল্টার করতে অ্যালগরিদম ব্যবহার করে, কিন্তু কোনো অপটিক্যাল সেন্সরই এই সমস্যা থেকে সম্পূর্ণ মুক্ত নয়।

সেন্সর হার্ডওয়্যার এবং ভালো ও খারাপের মধ্যে পার্থক্য কী

অপটিক্যাল উপাদানগুলির মান এবং অ্যানালগ ফ্রন্ট এন্ড পরিমাপযোগ্য পার্থক্য তৈরি করে। কয়েকটি হার্ডওয়্যার-সম্পর্কিত বিষয় গুরুত্বপূর্ণ।

1. LED এবং ফটোডায়োড জোড়ার সংখ্যা ও বিন্যাস, যেখানে অধিক সংখ্যক জোড়া বিভিন্ন কলাই অবস্থানে সংকেত ধরা রাখতে সহায়তা করে।

2. তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বাচন, কারণ হৃৎস্পন্দন মাপার জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত হলো সবুজ আলো, অপরদিকে লাল ও অবলোহিত আলো অতিরিক্ত মেট্রিক্স সমর্থন করে।

3. নমুনা গ্রহণ হার, যেখানে উচ্চ হার অন্তরাল প্রশিক্ষণের সময় দ্রুত পরিবর্তনগুলি ধরা রাখে।

4. অ্যানালগ ফ্রন্ট এন্ড-এর মান, যা প্রক্রিয়াজাতকরণের আগে মূল সংকেতের পরিষ্কারতা নির্ধারণ করে।

একটি ভালোভাবে নকশা করা সেন্সর অ্যারে এবং কম শব্দযুক্ত অ্যানালগ ফ্রন্ট এন্ড সম্পন্ন একটি ডিভাইস স্প্রিন্ট অন্তরালের সময় পাঠ ধরে রাখতে পারে, যেখানে সস্তা ডিভাইসটি সম্পূর্ণরূপে সংকেত হারায়। এটি এমন একটি ক্ষেত্র যেখানে একটি বাজেট ঘড়ি এবং একটি মাঝারি মানের ঘড়ির মধ্যে পার্থক্য স্পষ্ট হয়— স্পেসিফিকেশন শীটে নয়, বরং কার্যক্রমের সারাংশে।

ডেটাকে ব্যবহারযোগ্য করে তোলা অ্যালগরিদম ও সংকেত প্রক্রিয়াকরণ

কাঁচা পিপিজি ডাটা শব্দপূর্ণ এবং এটিকে হৃদস্পন্দন সংখ্যায় রূপান্তর করার আগে এর গভীর প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োজন। অ্যালগরিদমটিকে নাড়ির চূড়াগুলি চিহ্নিত করতে হবে, গতিজনিত বিঘ্নগুলি বাতিল করতে হবে এবং সংকেত হ্রাস পাওয়ার সময়গুলি পরিচালনা করতে হবে। গতিজনিত বিঘ্ন বাতিল করা সবচেয়ে কঠিন অংশ। কিছু সিস্টেম গতি মডেল করতে এবং অপটিক্যাল সংকেত থেকে এটি বিয়োগ করতে অ্যাক্সেলেরোমিটার ডাটা ব্যবহার করে। অন্যগুলি প্রকৃত সময়ে শব্দের প্যাটার্ন শিখে নেওয়ার জন্য অ্যাডাপ্টিভ ফিল্টার ব্যবহার করে। এই অ্যালগরিদমগুলির মান প্রায়শই সেন্সর হার্ডওয়্যারের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ। একই সেন্সর বিশিষ্ট দুটি ঘড়ি খুব ভিন্ন ফলাফল দিতে পারে কারণ একটির সংকেত প্রক্রিয়াকরণ ভালো। নীচের টেবিলটি বিভিন্ন ক্রিয়াকলাপের ধরনের মধ্যে সাধারণ নির্ভুলতার তুলনা করে।

এই পরিসরগুলি প্রতিনিধিত্বমূলক; ডিভাইস ও ফিটের উপর নির্ভর করে এগুলি ব্যাপকভাবে ভিন্ন হয়। প্যাটার্নটি সামঞ্জস্যপূর্ণ। গতির তীব্রতা বাড়ার সাথে সাথে সঠিকতা হ্রাস পায়, এবং কোনো অপটিক্যাল ঘড়িই এই সমস্যা থেকে সম্পূর্ণ মুক্ত নয়।

ফিট ও স্থাপন বাস্তব জগতের কার্যকারিতা নির্ধারণ করে

এমনকি সেরা সেন্সরও ঘড়িটি সঠিকভাবে পরা না হলে খারাপ কাজ করে। কয়েকটি ব্যবহারিক নিয়ম অধিকাংশ ব্যবহারকারীর ধারণার চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ।

ঘড়িটি কবজির হাড়ের ঠিক উপরে একটি আঙুলের প্রস্থ পরিমাণ জায়গা রেখে ত্বকের সঙ্গে টানটান ভাবে বসানো উচিত। ঢিলে ঘড়িতে আলো ভেতরে ঢুকতে পারে এবং চলাচলের সময় সরে যায়। ঘড়িটি খুব উঁচু বা খুব নিচুতে পরলে সেন্সরটি সর্বোত্তম রক্তসঞ্চালন অঞ্চল থেকে সরে যায়। অত্যধিক লোমযুক্ত কবজিতে সেন্সর সমস্যায় পড়তে পারে, কারণ লোম আলোর সঞ্চালন বাধা দেয়। শীতের সময় শরীরের প্রান্তিক অংশে রক্ত প্রবাহ কমে গেলে সংকেত দুর্বল হয়ে যায়। ব্যায়ামের আগে স্ট্র্যাপটি টান দেওয়া এবং পরে ঢিলে করা—এটি একটি ছোট্ট অভ্যাস, কিন্তু যা সঠিকতা উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়ায়।

যেখানে ট্র্যাকিং সঠিকতা ব্যবহারিকভাবে পরীক্ষা করা হয়েছিল

একটি ফিটনেস-কেন্দ্রিক ঘড়ির পণ্য উন্নয়ন চক্রের সময়, একটি পরীক্ষা দল হৃদয়ের গতি পরিমাপের জন্য ব্যায়ামের সময় সাধারণত রেফারেন্স মান হিসেবে বিবেচিত ছাতি-বেঁধে রাখা মনিটরের সঙ্গে একটি তুলনামূলক পরীক্ষা চালায়। পরীক্ষাটিতে ত্রিশ মিনিটের একটি বিশ্রাম ও দৌড়ানোর বিকল্প অবস্থায় চলা ইন্টারভাল সেশন অন্তর্ভুক্ত ছিল। স্থির অবস্থায় দৌড়ানোর সময় ঘড়িটি ছাতি-বেঁধে রাখা মনিটরের সঙ্গে কয়েকটি হৃদস্পন্দনের মধ্যে মিল রেখেছিল, কিন্তু দৌড়ানোর সময় সর্বোচ্চ পনেরোটি হৃদস্পন্দন পর্যন্ত বিচ্যুত হয়েছিল। মূল তথ্য পর্যালোচনা করে দেখা যায় যে, বিচ্যুতি হাতের ত্বরণের সর্বোচ্চ মুহূর্তে ঘটেছিল। সমাধানটি ছিল গতিবিরোধী অ্যালগরিদমটি সামঞ্জস্য করা, যাতে উচ্চ গতির সময় অ্যাক্সেলেরোমিটার ডেটাকে বেশি ওজন দেওয়া হয়। পরিবর্তনটির পর দৌড়ানোর সময় বিচ্যুতি উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। এই ধরনের পুনরাবৃত্তি প্রক্রিয়াই একটি ঘড়িকে ল্যাবে ভালোভাবে ট্র্যাক করা থেকে জিমে ভালোভাবে ট্র্যাক করার মধ্যে পার্থক্য তৈরি করে।

অপটিক্যাল ট্র্যাকিংয়ের সত্যিকারের সীমাবদ্ধতা

সীমাবদ্ধতা সম্পর্কে সরাসরি কথা বলা মূল্যবান। অপটিক্যাল হৃৎস্পন্দন ট্র্যাকিং কোনো চিকিৎসা-মানের পরিমাপ নয়। এটি একটি ফিটনেস সরঞ্জাম, যা সময়ের সাথে সাথে প্রবণতা বিশ্লেষণের জন্য সবচেয়ে ভালোভাবে কাজ করে, কিন্তু সঠিক মুহূর্তবিশেষের পাঠ নির্ণয়ের জন্য নয়। যাদের ক্লিনিকাল নির্ভুলতা প্রয়োজন, তাদের ছাতির বেল্ট বা চিকিৎসা সংক্রান্ত যন্ত্র ব্যবহার করা উচিত। খুব কম বিশ্রামকালীন হৃৎস্পন্দন বা অনিয়মিত হৃদয়ের ছন্দ সহ কিছু অবস্থা অ্যালগরিদমকে বিভ্রান্ত করতে পারে। গাঢ় ত্বকের রঙ এবং ট্যাটু আলোর শোষণকে প্রভাবিত করতে পারে, যদিও নতুন সেন্সরগুলি পুরনোগুলির তুলনায় এই সমস্যার সমাধান ভালোভাবে করে। শীতল পরিবেশ, খারাপ ফিটিং এবং উচ্চ গতি—সবগুলোই নির্ভুলতা হ্রাস করে। এই সীমাবদ্ধতাগুলো বুঝতে পারলে ব্যবহারকারীরা তাদের ডেটা যুক্তিসঙ্গতভাবে ব্যাখ্যা করতে পারেন, বরং প্রতিটি পাঠকে সঠিক বলে ধরে নিতে পারেন না।

উৎপাদনের ধারাবাহিকতা কীভাবে নির্ভরযোগ্য ট্র্যাকিং-কে সমর্থন করে

হৃদস্পন্দন ট্র্যাকিংয়ের কার্যকারিতা সেন্সর ক্যালিব্রেশন, ফার্মওয়্যার এবং উৎপাদনের সময় নির্মাণের সামঞ্জস্যতা উপর নির্ভর করে। সেন্সর অ্যালাইনমেন্ট বা ফার্মওয়্যারে অসামঞ্জস্যতা থাকলে ঘড়ির একটি ব্যাচ ক্ষেত্রে অপ্রত্যাশিত ফলাফল দিতে পারে। শেনজেন ক্যারেন এম ইলেকট্রনিক্স ২০১৪ সাল থেকে স্মার্ট ওয়্যারেবল ডিভাইস বিকাশ ও উৎপাদন করছে, যা শেনজেনে অবস্থিত এবং খরচ-কার্যকর পণ্য ও ব্যক্তিগতকৃত সেবার উপর মনোনিবেশ করে। যেসব ব্র্যান্ডের অর্ডারগুলোতে সামঞ্জস্যপূর্ণ ট্র্যাকিং কার্যকারিতা প্রয়োজন, ওয়্যারেবল খাতে এই অভিজ্ঞতা ডেটা নির্ভরযোগ্য রাখে।