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かつてはデバイスを接続するためだけに使われると思われていたテクノロジーが、今や新たな用途を獲得しました。カリフォルニア大学の科学者たちは、家庭用Wi-Fiが高価な機器やウェアラブルデバイスに頼ることなく、臨床的に正確な心拍モニタリングを可能にすることを実証しました。
家庭用Wi-Fiは、動画のストリーミング以上のことができるようになりました。カリフォルニア大学サンタクルーズ校の科学者たちは、Wi-Fiで心拍も検出できることを実証しました。この画期的な技術は、通常の無線信号を健康モニターに変換するシステム「Pulse-Fi」によって実現されています。
研究者たちは、シンプルなWi-Fi送信機と受信機で臨床的に正確な心拍数を測定できることを実証しました。これにより、スマートウォッチ、胸部ストラップ、あるいは病院の機器は不要になります。
Pulse-Fiの仕組み
この技術は、家庭やオフィスに既に存在する安価なハードウェアを活用します。Pulse-Fiは機械学習アルゴリズムを用いて周囲のノイズを除去し、心臓の活動による小さな変化を認識します。
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この試験には118人のボランティアが参加しました。わずかXNUMX秒で、システムはXNUMX分あたりXNUMXポイントの誤差で心拍数を測定しました。さらに長時間のモニタリングにより、精度はさらに向上しました。 精度人が座っていても、横になっていても、立っていても、歩いていても。
エンジニアによると、市販のルーターを使えばパフォーマンスを向上できるとのこと。32ドルから5ドル程度のESP10チップと30ドルのRaspberry Piボードでも、信頼性の高い結果を得るのに十分だったという。
ハートビート付きWi-Fi
心拍数は最も基本的な健康指標の一つです。ストレスレベル、水分補給、さらには体力レベルも示します。通常、心拍数をモニタリングするには専用のデバイスが必要です。Pulse-Fiは、標準的なルーターが目立たずにこの役割を担える可能性を示唆しています。
「特別な調整をすることなく、通常の環境で動作することを実証しました」と、博士課程の学生でプロジェクトリーダーの一人であるナヤン・バティア氏は述べた。コンピュータサイエンスの教授であるカティア・オブラクツカ氏がこの研究をコーディネートした。
無線信号の第二の人生
原理はシンプルです。無線周波数の波は人体を通過する際に変化します。心拍ごとに、これらの信号に小さな変化が生じます。 アルゴリズムは、従来の酸素濃度計のデータを使ってトレーニングすることで、このパターンを識別することを学習しました。
データベースを構築するために、研究者たちは大学の理工学図書館で実験を行い、Wi-Fiの変動を実際の測定値と比較し、ニューラルネットワークに両者を相関させるように学習させた。
研究チームは、ブラジルの科学者がRaspberry Piを使用して収集したデータを用いてこの手法を検証しました。この比較により、Pulse-Fiによって達成された精度が確認されました。
心拍数を超えて
エンジニアたちはすでに、このシステムに呼吸もモニタリングする機能を持たせるべく取り組んでいます。これは睡眠時無呼吸症などの診断に役立つ可能性があります。まだ発表されていない初期結果は、有望視されています。
もう一つの重要な発見は距離でした。Pulse-Fiは最大3メートルの距離まで心拍を正確に測定できました。従来の方法とは異なり、被験者がルーターから離れてもパフォーマンスは低下しませんでした。
「距離は関係ないことがわかりました。これは他のアプローチでは課題でした」と、科学インターンシップを通じてこのプロジェクトに参加した高校生のプラナイ・コチェタさんは語った。
国際的な認識
この成果は、2025年IEEE国際会議「インテリジェントシステムとモノのインターネットのための分散コンピューティング（DCOSS-IoT）」で発表されました。このイベントでは、コネクティビティ分野における最先端の研究が一堂に会しました。
この論文により、Pulse-Fiはインターネット以外での無線ネットワークの活用方法に関する議論に参入します。この提案は、コンピューターや携帯電話を接続するのと同じネットワークが人々の健康状態も監視する未来を示唆しています。
この研究は、目に見えない信号が新たな機能を担う可能性があることを示している。ほぼすべての家庭に普及しているWi-Fiは、今や心臓の鼓動とも呼べる。
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