Smartwatch theo dõi giấc ngủ dựa trên dữ liệu nào?

Tùy mẫu smartwatch, hệ thống còn có thể sử dụng nhịp thở, SpO₂ và nhiệt độ da để bổ sung ngữ cảnh sinh lý. Garmin hiện liệt kê các dữ liệu ngủ có thể gồm thời lượng ngủ, nhịp tim qua đêm, HRV, hô hấp, Pulse Ox và nhiệt độ da, nhưng tính năng cụ thể thay đổi theo thiết bị

Smartwatch dùng chuyển động để nhận biết bạn đang ngủ hay thức như thế nào?

Cảm biến gia tốc là một trong những nguồn dữ liệu nền tảng của smartwatch theo dõi giấc ngủ. Nó ghi nhận các thay đổi về chuyển động của cổ tay trong khi người dùng nằm nghỉ. Khi chuyển động giảm mạnh và duy trì trong một khoảng thời gian, thuật toán có thêm bằng chứng để xác định trạng thái nghỉ hoặc giấc ngủ; những chuyển động rõ hơn có thể được dùng để phát hiện các khoảng thức hoặc bồn chồn.

Điểm quan trọng là đồng hồ không “nhìn thấy” giấc ngủ trực tiếp từ chuyển động. Nó dùng mẫu chuyển động theo thời gian làm một tín hiệu đầu vào cho thuật toán. Các nghiên cứu về thiết bị đeo đã sử dụng dữ liệu gia tốc cùng PPG để xây dựng bộ phân loại trạng thái thức, ngủ và các giai đoạn ngủ

Vì vậy, một đêm ít cử động không có nghĩa là smartwatch có thể xác định chính xác mọi giai đoạn ngủ. Chuyển động chủ yếu trả lời câu hỏi “cơ thể đang hoạt động đến mức nào”, còn việc suy đoán cấu trúc giấc ngủ cần kết hợp thêm tín hiệu sinh lý.

Nhịp tim và PPG giúp smartwatch suy đoán giấc ngủ ra sao?

PPG là cảm biến quang học thường nằm ở mặt lưng đồng hồ. Nó sử dụng ánh sáng để theo dõi thay đổi thể tích máu ở mô và từ đó suy ra nhịp tim. Trong theo dõi giấc ngủ, dữ liệu PPG cho phép smartwatch quan sát nhịp tim qua đêm và các biến thiên của nhịp tim.

Một bước quan trọng hơn là HRV, tức mức biến thiên về khoảng thời gian giữa các nhịp tim. Nghiên cứu đã cho thấy việc kết hợp HRV từ PPG với chuyển động cơ thể từ gia tốc kế có thể được dùng để tự động ước tính các giai đoạn ngủ

Điều này giải thích vì sao smartwatch không chỉ dựa vào việc cổ tay có chuyển động hay không. Hai khoảng thời gian đều gần như bất động nhưng có thể có đặc điểm sinh lý khác nhau, nên dữ liệu nhịp tim và HRV giúp thuật toán phân biệt trạng thái tốt hơn. Garmin cũng nêu rằng HRV trên các đồng hồ có cảm biến quang học có thể được dùng trong việc xác định giai đoạn ngủ và hô hấp

Nhịp thở, SpO₂ và nhiệt độ da có phải dữ liệu bắt buộc?

Không phải mọi smartwatch đều sử dụng cùng một tập dữ liệu. Các cảm biến bổ sung thường đóng vai trò tăng thêm thông tin cho thuật toán thay vì thay thế hoàn toàn gia tốc kế và PPG.

Nhịp thở có thể được theo dõi trong lúc ngủ và tạo thêm một tín hiệu sinh lý để đánh giá đêm ngủ. Apple hiện cho phép người dùng xem nhịp tim và nhịp hô hấp cùng dữ liệu thời gian ngủ trên ứng dụng Sức khỏe, trong khi Garmin cũng cung cấp dữ liệu hô hấp và biến thiên hô hấp trên các thiết bị tương thích

SpO₂ là độ bão hòa oxy trong máu. Trên một số thiết bị, dữ liệu Pulse Ox có thể được ghi trong khi ngủ và được dùng để cung cấp thêm thông tin về hô hấp hoặc biến thiên hô hấp

Nhiệt độ da cũng có thể được một số mẫu ghi nhận qua đêm. Apple cho biết các Apple Watch Series 8 trở lên và mọi mẫu Apple Watch Ultra có thể cho phép so sánh thay đổi nhiệt độ cổ tay ban đêm, còn Garmin liệt kê nhiệt độ da trong nhóm chỉ số có thể thu thập tùy thiết bị

Do đó, không nên hiểu rằng mọi smartwatch theo dõi giấc ngủ đều đo đủ cả sáu nhóm dữ liệu. Bộ cảm biến phụ thuộc từng model và tính năng phần mềm đi kèm.

Từ các tín hiệu cảm biến, smartwatch tính thời gian và giai đoạn ngủ thế nào?

Smartwatch không chỉ lưu từng con số rời rạc mà đưa dữ liệu cảm biến qua thuật toán xử lý theo các khoảng thời gian liên tiếp. Chuyển động, nhịp tim và các tín hiệu sinh lý khác được kết hợp để tìm ra mẫu phù hợp với trạng thái thức hoặc ngủ, sau đó ước tính các giai đoạn ngủ.

Đây là lý do hai người có cùng thời lượng ngủ vẫn có thể nhận được biểu đồ giai đoạn ngủ khác nhau. Thuật toán không chỉ dựa vào một ngưỡng duy nhất mà sử dụng nhiều đặc trưng theo thời gian. Một nghiên cứu dùng dữ liệu gia tốc và nhịp tim từ Apple Watch cho thấy mô hình học máy có thể phân loại thức, ngủ và các giai đoạn NREM/REM, nhưng độ chính xác thay đổi tùy nhiệm vụ và tập dữ liệu

Các hãng cũng có thể dùng thuật toán riêng mà không công khai toàn bộ cách tính. Vì vậy, một đồng hồ có thể báo “ngủ sâu” nhiều hơn đồng hồ khác dù cùng đeo trên một người trong cùng một đêm.

Smartwatch có đo trực tiếp sóng não để xác định ngủ sâu và REM không?

Thông thường, smartwatch cổ tay không xác định giai đoạn ngủ bằng cách trực tiếp đo hoạt động điện của não như một hệ thống đa ký giấc ngủ chuyên dụng. Polysomnography là phương pháp tham chiếu dùng nhiều tín hiệu sinh lý và có các kênh phục vụ chấm điểm giấc ngủ; AASM mô tả đây là tài liệu chuẩn cho việc chấm điểm PSG, bao gồm giai đoạn ngủ và các sự kiện liên quan

Vì vậy, khi smartwatch hiển thị REM, ngủ sâu hoặc ngủ nông, đó là kết quả ước tính từ các tín hiệu cảm biến và thuật toán, không phải phép đo trực tiếp hoạt động não.

Điểm này cũng tạo ra giới hạn quan trọng. Các nghiên cứu so sánh thiết bị đeo tiêu dùng với polysomnography cho thấy khả năng phát hiện ngủ/thức thường khá tốt, nhưng kết quả phân loại các giai đoạn ngủ có thể khác đáng kể giữa thiết bị và so với PSG

Muốn đọc dữ liệu smartwatch theo dõi giấc ngủ đúng cách cần lưu ý gì?

Giá trị lớn nhất của smartwatch nằm ở việc theo dõi xu hướng theo thời gian. Nếu thiết bị liên tục ghi nhận thời gian ngủ, giờ đi ngủ, giờ thức và các tín hiệu sinh lý qua nhiều đêm, người dùng có thể nhìn thấy sự thay đổi trong thói quen của mình rõ hơn so với việc chỉ đánh giá một đêm riêng lẻ.

Tuy nhiên, không nên xem một chỉ số giai đoạn ngủ đơn lẻ như một kết luận y khoa. Một phân tích gộp năm 2025 trên nhiều thiết bị đeo cổ tay cho thấy vẫn tồn tại khác biệt giữa dữ liệu của thiết bị tiêu dùng và polysomnography ở các chỉ số như tổng thời gian ngủ, hiệu suất ngủ và thời gian thức sau khi đã ngủ

Độ chính xác còn phụ thuộc cách đeo. Apple lưu ý rằng đồng hồ quá lỏng có thể khiến gia tốc kế ghi nhận chuyển động nhiều hơn thực tế, từ đó ảnh hưởng dữ liệu ngủ . Vì vậy, dữ liệu sẽ có ý nghĩa hơn khi thiết bị được đeo ổn định, cảm biến hoạt động đầy đủ và người dùng nhìn vào xu hướng nhiều đêm thay vì một con số đơn lẻ.

Tóm lại, smartwatch theo dõi giấc ngủ dựa trên chuyển động, PPG và nhịp tim/HRV làm nền tảng, sau đó một số thiết bị bổ sung nhịp thở, SpO₂ và nhiệt độ da để tăng lượng thông tin cho thuật toán. Những dữ liệu này được kết hợp để ước tính trạng thái ngủ và các giai đoạn ngủ, chứ không đồng nghĩa với việc đồng hồ đang đo trực tiếp hoạt động não như PSG