A pulzusszám ugyanis alapvető egészségügyi paraméter. Szaporaságából lehet következtetni a fizikai állapotunkra, stressz-szintünkre, hidratáltsági szintünkre és még sok minden másra. Nem véletlen, hogy viselhető eszközök gyártói első körben erre a paraméterre fókuszáltak – és csináltak belőle kiváló üzletet.

Eddig.

A Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetemen ugyanis kitalálták, hogyan lehetne ezt megoldani sokkal egyszerűbben – és sokkal olcsóbban: wifivel. Kísérlettel is bizonyították, hogy akár a legegyszerűbb (és legolcsóbb) wifi eszköz és alkalmas arra, hogy klinikai pontossággal és folyamatosan monitorozza valakinek pulzusát.

Megszületett a Pulse-Fi

Az egyetem mérnökcsapata a vezeték nélküli hálózat csatornaállapot-információit, az ún. CSI adatokat kombinálta gépi tanulással. A hálózat adó része rádiófrekvenciás hullámokat bocsát ki egy vevőeszköz, leggyakrabban egy számítógép vagy mobiltelefon irányába. A hullámok eközben beleütköznek az útjukba eső tárgyakba, amelyek el is nyelik egy részüket. Ez viszont megfigyelhető és matematikailag leírható változásokat okoz a hullámban.

A közbeeső akadály lehet ember is. A Pulse-Fi rendszerében az adóhoz kifejlesztettek egy olyan vevő egységet, amely egyben jelfeldolgozó, és futtaja a gépi tanulási algoritmust. Az algoritmus feladata, hogy azonosítsa és kiszűrje a környezeti hatások (zajok) közül az adó hatókörében lévő ember szívverése által okozott legkisebb jelváltozásokat is. Az algoritmushoz saját tisztított és címkézett adatkészletet hoztak létre. A rendszer fizikai része nem okozott nehézséget, ellenben a megfelelően hatékony szűrők megtalálása komoly kihívás volt, nyilatkozta a projekt egyik kutatója, Nayan Bhatia.

Kipróbálták élőben – működött

A csapat valós körülmények között mintegy 120 önkéntessel próbálta ki a Pulse-Fit. Az eredmény meglepően jó lett: átlagosan öt másodperc kellett ahhoz, hogy a rendszer klinikai szintű pontossággal mérje a kísérleti alanyok pulzusát. Az eltérés a valós és a Pulse-Fi által mért érték között mindössze fél szívverés/perc volt, de a hosszabb monitorozási időtartamok folyamatosan növelték a mérési pontosságot.

A rendszer pontossága független volt a kísérleti személy testhelyzetétől. Ülhetett, állhatott, fekhetett vagy akár sétálhatott is (minden önkéntesnél összesen 17 testhelyzetet vizsgáltak), a Pulse-Fi pontos eredményt adott, a rendszer továbbra is tökéletesen működött. Jelenleg a hardveres egység 3 méteres körzetében használható, de a csapat dolgozik a távolság növelésén. (Arról nem szólnak a leírások, hogy mi a helyzet, ha többen vannak a hardver hatókörén belül. De majd biztosan kitalálnak a különböző szívverések azonosítására alkalmas szűrő algoritmusokat is.)

És a slusszpoén: fillérekből megvan

A rendszer fillérekből összehozható. A kutatók egy 30 dolláros Raspberry Pi-t és egy 5-10 dolláros ESP32 Wi-Fi csipet használtak. De a költségek tovább faragható a pontosság növelése mellett, hiszen wifi router jellemzően még azoknak a lakásában is van, akik egyébként irtóznak mindenféle viselhető eszköztől.

A kutatócsapat szerint a Pulse-Finél alkalmazott módszer használható lehet például az alvási apnoe szűréséhez légzésfigyelésre is.

És hogy legyen még egy slusszpoén: a kutatógárda legfiatalabb tagja egy középiskolás diák volt, aki egy egyetem tudományos gyakornoki programján keresztül került a projektbe.

A csapat az IEEE Xplore-on ismertette az eredményeit.