Wi-Fiで健康チェックが可能に。人の呼吸異常を検出する方法が考案される

　街中やご家庭のWi-Fiは、インターネットに接続することが主な役割だ。だが近い将来、それで健康診断までできるようになるかもしれない。

　Wi-Fiの電波は、あらゆるものに跳ね返りつつ飛んでいく。もちろん人間の体も同様だ。だから人の動きは、それがどんな些細なものであっても、ルーターとあなたのスマホ間を飛び交う電波に影響する。

　そこで、人の呼吸のわずかな変化をWi-Fiで拾って、誰か苦しんでいる人がいないか検出しようというアイデアが『IEEE Access』（2022年12月15日付）で発表された。

　

Wi-Fiで呼吸の乱れを検出する方法

　アメリカ国立標準技術研究所のチームが提唱するのは、デバイスからルーターなどのアクセスポイントに送信される一連の信号「CSI（チャネル状態情報）」を利用する方法だ。

　デバイスから飛ばされるCSIは常に同じだ。一方、アクセスポイントはそれがどのようなものか把握している。

　そしてここでの”ミソ”は、CSIが物体や人の間を飛び回ると、そこに歪みが生じることだ。

　この歪みをうまく分析できれば、CSIがどのように変化したのかわかる。これをもとに、人が呼吸するときの胸やお腹の動きを検出して、正常な呼吸かどうか診断することもできるはずだ。 無響室で Wi-Fi を使用して呼吸を感知する実験。使用しているのは医療用の呼吸を再現するマネキン / image credit:R. Jacobson/NIST

呼吸検出アルゴリズム「BreatheSmart」

　研究チームは、さまざまな呼吸を再現するマネキンを使って、この仮説を検証してみることにした。

　具体的には、マネキンの各種胸の動きがCSI信号にどのように影響するのか記録し、これをAIに深層学習（ディープラーニング）させて、呼吸を区別したのだ。 市販のWi-Fiルーターと受信装置を用いて実験のセットアップ。マネキンの模擬「呼吸」を測定し、困った呼吸と正常な呼吸を区別することができた。クレジットimage credit:S. Mosleh/NIST

　そして完成したのが「BreatheSmart」だ。このアルゴリズムは、マネキンの呼吸パターンを最大99.54％の精度で正しく見分けることができるという。

　Wi-Fiをセンサーがわりにするというアイデアは、新型コロナの大流行が一つのきっかけで注目されているのだそうだ。

　スマホアプリと、アルゴリズムをインストールしたルーターがあれば使えるので、特別な機器がなくても自分の健康をチェックできるようになるとのことだ。

References:Wi-Fi Could Help Identify When You’re Struggling to Breathe - Technology Org / Monitoring Respiratory Motion With Wi-Fi CSI: Characterizing Performance and the BreatheSmart Algorithm | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore / written by hiroching / edited by / parumo
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