Jak funguje měření tepu přes Wi-Fi

Wi-Fi zařízení neustále vysílají radiofrekvenční vlny do okolního prostoru. Když tyto vlny procházejí různými objekty včetně lidského těla, dochází k jemným změnám v jejich struktuře. Vědci přišli na způsob, jak tyto nepatrné variace využít k detekci srdečního rytmu.

Pulse-Fi kombinuje Wi-Fi vysílač a přijímač s pokročilým algoritmem umělé inteligence. Systém byl natrénován tak, aby rozpoznal i ty nejjemnější změny signálu způsobené bijícím srdcem. Zároveň dokáže odfiltrovat všechny ostatní rušivé vlivy z prostředí, jako je pohyb lidí nebo změny v místnosti.

Levné komponenty a profesionální výsledky

Největším překvapením celého výzkumu je skutečnost, že systém funguje s velmi dostupnými komponenty. Vědci výzkum provedli pomocí mikropočítačů ESP32 čipů v ceně pouhých 150 korun a Raspberry Pi za zhruba 750 korun. Oba typy zařízení poskytly vynikající výsledky, přičemž Raspberry Pi dosáhlo ještě lepší přesnosti.

Při testech na 118 dobrovolnících dokázal Pulse-Fi změřit srdeční frekvenci s klinickou přesností už po pouhých pěti sekundách monitorování. Chyba činila v průměru pouze půl tepu za minutu, což je srovnatelné s profesionálními lékařskými přístroji.

Flexibilita při používání

Jednou z největších výhod nového systému je jeho flexibilita. Na rozdíl od nositelných zařízení, která musíte mít stále na sobě, Pulse-Fi funguje bez ohledu na to, kde se zrovna nacházíte nebo v jaké poloze se pohybujete.

Během testování vědci zkoušeli 17 různých poloh těla pro každého účastníka - ležení, sezení, stání i chůzi. Systém si udržel vysokou přesnost ve všech případech. Navíc funguje i ve vzdálenosti až tří metrů od Wi-Fi zařízení, což znamená, že můžete volně pohybovat po místnosti.

Pro správné fungování systému museli vědci nejprve natrénovat algoritmus umělé inteligence. Protože neexistovala žádná databáze dat pro tento typ měření, vytvořili si vlastní. V knihovně univerzity instalovali Wi-Fi zařízení a současně používali standardní lékařský pulzní oxymetr pro získání přesných referenčních hodnot. Tímto způsobem algoritmus postupně „naučili“ rozpoznávat, které změny ve Wi-Fi signálu odpovídají jednotlivým srdečním stahům.

Výzkumníci už pracují na rozšíření své technologie. Chtějí přidat možnost měření dechové frekvence, což by mohlo pomoci při detekci poruch spánku jako je spánková apnoe. Předběžné výsledky jsou velmi slibné.

Zdroj: UC Santa Cruz, Techspot