Google превратила внутриканальные наушники в монитор сердечного ритма одним лишь обновлением ПО
Стандартные наушники с активным шумоподавлением (ANC) в ближайшем будущем смогут выполнять функции фитнес-трекера без установки дополнительных датчиков. Инженеры Google представили технологию, которая превращает ультразвуковые сигналы, излучаемые динамиками, в точный инструмент для мониторинга сердечного ритма. Речь идет не о новой модели гарнитуры, а о программном обновлении, которое может кардинально изменить рынок носимой электроники.
Как ультразвук заменяет датчики пульса
В основе разработки лежит метод аудиоплетизмографии (APG). Вместо того чтобы встраивать в амбушюры оптические сенсоры, исследователи использовали штатные динамики и микрофоны обратной связи. Динамик излучает ультразвуковой зондирующий сигнал низкой интенсивности, который не слышен человеку. Отражаясь от стенок ушного канала, этот сигнал создает эхо. Микрофоны улавливают малейшие изменения этого эха, вызванные пульсацией крови: вибрации от сердцебиения вызывают крошечные смещения кожи, которые модулируют отраженную волну.
Алгоритмы против шума и движения
Ключевая сложность заключалась в фильтрации помех. Громкая музыка, бег трусцой или неплотное прилегание наушников традиционно считались фатальными для акустических измерений. Google решила эту проблему с помощью многотонального подхода. Система непрерывно сканирует спектр, выбирая оптимальную частоту, на которой искажения от внешних факторов минимальны. Это позволяет выделить «высококачественную форму пульсового сигнала» даже при активном прослушивании треков.
Цифры точности: сравнение с ЭКГ и ФПГ
Эффективность методики подтверждена клиническими испытаниями. В двух сериях тестов приняли участие 153 человека. Результаты показали, что средняя погрешность при измерении частоты сердечных сокращений (ЧСС) составила всего 3,21%, а при оценке вариабельности сердечного ритма (ВСР) — 2,70%. Эти показатели сопоставимы с точностью медицинских электрокардиографов и оптических датчиков фотоплетизмограммы (ФПГ).
Более того, акустический метод лишен недостатков оптических систем. На точность APG не влияют цвет кожи пользователя, глубина посадки наушников или размер слухового прохода. Для производителей это означает возможность отказаться от дорогостоящих микроконтроллеров и традиционных сенсоров, используемых в современных пульсометрах.
Ранее попытки внедрить мониторинг здоровья в наушники ограничивались либо громоздкими конструкциями, либо низкой точностью при физической активности. Например, технология фотоплетизмографии требовала плотного контакта с кожей и часто давала сбои при движении. Новый подход Google решает эту проблему на программном уровне, что открывает путь к массовому внедрению функции.
Если технология будет коммерциализирована, рынок фитнес-трекеров и умных часов может столкнуться с серьезной конкуренцией. Пользователям больше не понадобится отдельное устройство на запястье для базового мониторинга здоровья — достаточно будет качественных наушников. Для разработчиков приложений в сфере телемедицины и спорта это создает новые возможности: вариабельность сердечного ритма, измеренная с такой точностью, позволяет оценивать уровень стресса, качество сна и готовность к нагрузкам. Однако остается открытым вопрос энергопотребления: постоянная работа ультразвукового сонара может существенно сократить время автономной работы гарнитуры.
