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子豪 发自 凹非寺

量子位 报道 | 民众号 QbitAI

什么?苹果HomePod也能测心律,你没有听错,不是用Apple Watch。

来自华盛顿大学的研究团队对智能音箱举行了刷新,无需接触皮肤,即可隔空丈量心律。

关于这项研究的论文,已经在Nature子刊Communications Biology上揭晓。

详细能做什么

注重,它监测的不只是心率,而是心律

也就是说,它能够实现类似Apple Watch的心电图(ECG)功效,监测心跳速率和心跳距离(R-R距离),也就是心跳次数和心跳节奏是否纪律、平均。

差其余是,Apple Watch的ECG功效,需要通过新型电子心率监测器来实现,用户需要将另一只手的手指放到数字表冠上,来让Apple Watch监测心脏的跳动情形。

图源:苹果官网

而研究团队开发的这一系统,接纳的是非接触式方案

这种非接触式方案可以用于远程医疗,让患者在居家时也能自我监测,适合居家隔离以及偏远区域的人群。

同时,装备还能将数据发送给医生,使临床数据的获取加倍容易。

此外,这种非接触式方案对于婴幼儿皮肤过敏的人也十分友好。

将这种装备用于监测熏染性和流行症患者,还能够削减流传、患病的风险,同时免去耗时又繁琐的清洁装备的时间。

它是若何实现的?

实现心律监测的要害,在于识别心跳

研究团队将智能音箱刷新成一个「短距离有源声纳系统」,用来检测某人皮肤运动的细小转变。

详细来说,人的胸部或脖子等区域,会因脉搏跳动而发生皮肤振动,当一小我私人距离智能音箱约莫30~60厘米之间时,智能音箱会发出18~22kHz的人类听不到的声音信号,这些信号会被人体反射,再由麦克风吸收。

接着,算法将这些数据转换为心率读数,而且丈量出跳动速率的快慢

系统能够从声呐信号中提取细小的心脏跳动

由于呼吸动作也会使胸部发生升沉,而且比心跳发生的动作幅度更大,这对研究团队组成了很大的挑战。

最终,团队行使多个麦克风设计了一种新的波束形成算法,区分呼吸和心跳的胸部位移发生的信号,辅助扬声器识别心跳。

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研究职员测试了苹果HomePod和亚马逊Echo两款装备,由于它们划分支持6个和7个麦克风阵列,可用于庞大的声学处置。

论文一作王安然与装备原型(图源:华盛顿大学)

与神经网络差异,研究职员设计了一种自监视机械学习算法不需要符号训练数据,而是可以通过内置麦克风传来的差异信号实时学习

性能若何?

研究团队划分对26位康健介入者和24位患有差异心脏疾病的患者举行监测,并与尺度检测仪数据举行对比

首先,研究团队对康健介入者的近1.23万次心跳举行监测,效果显示:

智能音箱与尺度仪器所丈量的心率,一致性相关系数(CCC)为0.983,中位数绝对误差(MAE)为1BPM(每分钟心跳次数)。

而心跳距离的平均绝对误差(MAE)为28毫秒,完全知足49毫秒的尺度误差要求。

对康健介入者的心率和R�R距离准确性举行评估

接着,研究团队对心脏病患者的跨越5600次心跳举行丈量,效果显示:

与尺度仪器所测心率的一致性相关系数(CCC)为0.984,中位数绝对误差(MAE)为2BPM(每分钟心跳次数)。

对于心跳距离的丈量,智能音箱也仅有30毫秒的误差

对住院的心脏病患者的心率和R�R距离准确性举行评估

论文作者

图源:其小我私人主页

论文第一作者王安然,现在是华盛顿大学盘算机科学专业的博士生,主要研究移动盘算和人机交互。他本科结业于北京航空航天大学,还曾在百度、微软亚洲研究院实习。

对这项研究感兴趣的读者,可以通过文末链接查看~

Nature论文地址:

https://www.nature.com/articles/s42003-021-01824-9#Sec2

参考链接:

https://www.theregister.com/2021/03/10/ *** art_speakers_sonar/

https://www.washington.edu/news/2021/03/09/first-ai-system-for-contactless-monitoring-of-heart-rhythm-using- *** art-speakers/

王安然小我私人主页:

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