科学突破：用Wi-Fi可测心率和呼吸频率

Wi-Fi 现在不仅能让你上网，还能感知你的心跳。美国加州大学圣克鲁兹分校的工程师们研发出一套系统，可将日常使用的无线信号转化为医疗检测工具。

这项概念验证研究表明，无需智能手表、胸带或医院监护仪，一套简单的 Wi-Fi 发射器和接收器就能以临床级精度测量心率。

这套名为 Pulse-Fi 的技术，所使用的廉价硬件在家庭和办公场所中十分常见。通过将机器学习算法应用于 Wi-Fi 信号，该系统能捕捉到心跳引发的微弱信号变化，并过滤掉人体活动、环境干扰等背景噪音。

据IT之家了解，研究人员对 118 名参与者进行了系统测试，结果显示其测量精度与传统监护仪几乎一致。仅需 5 秒的信号处理时间，Pulse-Fi 测量心率的误差便可控制在每分钟 0.5 次以内。而且无论参与者处于坐着、站立、躺卧还是行走状态，延长监测时间都能进一步提升精度。

Wi-Fi 迎来“健康监测”新功能

心率是最基础的健康指标之一，与压力水平、身体水分状况及体能状态密切相关。但以往监测心率通常需要佩戴可穿戴设备或使用临床专业仪器。而 Pulse-Fi 的出现，预示着未来 Wi-Fi 路由器有望兼具无接触式健康监测功能。

“我们的研究结果表明，该系统在日常环境中即可使用，无需特殊定位，也不需要昂贵设备。”该项目联合负责人、博士生纳扬・巴蒂亚表示，他与计算机科学教授卡蒂亚・奥布拉茨卡共同主导了这项研究。

研究团队使用的是成本极低的 ESP32 芯片（零售价仅 5 至 10 美元）和树莓派开发板（约 30 美元）。即便使用这些低成本硬件，系统仍能保持较高精度。研究人员称，若改用商用级路由器，其性能可能还会进一步提升。

该系统的工作原理是分析无线电波在空间中传播时的行为特征。当 Wi-Fi 信号遇到人体时，会被部分吸收和散射，心跳会使这些信号产生细微但可检测到的变化。Pulse-Fi 的算法通过学习标准血氧仪采集的真实数据，掌握了识别这类信号变化的能力。

为构建数据集，研究人员在加州大学圣克鲁兹分校的科学与工程图书馆内开展实验。他们将 Wi-Fi 信号波动与实际心率测量结果进行对比，训练神经网络建立二者间的关联模型。此外，团队还利用巴西研究人员此前用树莓派设备采集的现有数据集对该方法进行测试，进一步验证了其精度。

功能不止于测心率

目前，研究团队已着手拓展该系统的功能，计划加入呼吸频率监测模块 —— 这一功能或有助于睡眠呼吸暂停等疾病的诊断。尚未发表的早期研究结果显示，该方向具有良好前景。

研究还发现，Pulse-Fi 在最远 3 米的距离内仍能准确测量心率。得益于其搭载的机器学习模型，即使距离增加，测量性能也不会下降。

“我们发现距离对测量结果基本没有影响，而这正是以往同类技术面临的一大难题。”高中生研究员普拉纳伊・科切塔表示，他通过加州大学圣克鲁兹分校的科学实习项目加入了该研究团队。

该研究成果已发表于 2025 年 IEEE 分布式计算智能系统与物联网国际会议（DCOSS-IoT）的会议论文集中。

来源：IT之家

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