أصبحت مراقبة الصحة جزءًا لا يتجزأ من حياتنا اليومية بفضل الأجهزة القابلة للارتداء. وتُعد الساعات الذكية أكثر الأجهزة شيوعًا بين المستخدمين لقدرتها على قياس معدل ضربات القلب، ودرجة حرارة الجسم، ومستويات التوتر، وجودة النوم، ومستوى الأكسجين في الدم، وحتى ضغط الدم، مثل طراز HUAWEI WATCH D2. ومع ذلك، فإن إعادة تصميم جهاز شائع الاستخدام في الغالبية العظمى من المنازل التي تستخدم الإنترنت قد يُهدد شعبية الساعات الذكية.
على وجه التحديد، قام فريق من المهندسين من جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز (الولايات المتحدة) بتطوير نظام Pulse-Fi لقياس معدل ضربات القلب ومعدل التنفس لدى الشخص بدقة باستخدام إشارة Wi-Fi الخاصة بجهاز الراوتر.
قد يبدو الأمر غريبًا ومُزعجًا، لكن هذه القدرة مُمكنة بفضل تقنية Pulse-Fi التي تُراقب باستمرار التغيرات التي تُسببها علاماتنا الحيوية في الإشارات اللاسلكية المحيطة بنا. ولتجنب أي تداخل محتمل، ابتكر المهندسون خوارزمية تعلم لعزل تغيرات الإشارة الناتجة عن النبضات عن أي انقطاعات أخرى.
تقليديًا، يتطلب قياس معدل ضربات القلب جهازًا محمولًا، سواءً جهازًا طبيًا أو ساعة ذكية. ومع ذلك، يُظهر هذا التطور كيف يُمكن استخدام إشارة جهاز واي فاي منزلي لمراقبة الصحة باستخدام جهاز الراوتر، ويُثبت إثبات مفهومه أن أي شخص قد يستفيد يومًا ما من هذه التقنية في منزله.
لتعزيز تطبيقه مستقبلًا، أجرى فريق جامعة كاليفورنيا تجارب على 118 مشاركًا، ووجد أنه بعد خمس ثوانٍ فقط من معالجة الإشارة، استطاع جهاز Pulse-Fi قياس معدل ضربات القلب بدقة سريرية. علاوة على ذلك، وجد الباحثون أن هذا النظام استمر في العمل بغض النظر عما إذا كان الشخص واقفًا أو مستلقيًا أو ماشيًا، وحتى لو كان على بُعد ثلاثة أمتار من الجهاز.
ولكن كيف يعمل نظام Pulse-Fi؟ توضح جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، على موقعها الإلكتروني الرسمي أن المهندسين درّبوا خوارزمية تعلم آلي لتمييز الإشارات الضعيفة في إشارات WiFi الناتجة عن نبضات قلب الإنسان. كما ثبّتوا شريحة ESP32 إلى جانب جهاز قياس تأكسج قياسي لجمع البيانات الميدانية. وبهذه الطريقة، ومن خلال دمج بيانات نظام Pulse-Fi مع البيانات الميدانية، تمكنوا من تعليم شبكة عصبية أي التغيرات في الإشارات تتوافق مع معدل ضربات القلب.
وفي المستقبل، يريد الباحثون في جامعة كاليفورنيا توسيع نطاق تقنية نظام Pulse-Fi للكشف أيضًا عن معدل التنفس، وهو ما قد يكون مفيدًا في الكشف عن حالات مثل انقطاع التنفس أثناء النوم.