ワシントン大学の科学者らがアマゾンのアレクサを音波を使った心臓モニタリング装置に変える
リサ・スティフラー著
ワシントン大学の研究者たちは、機械学習アルゴリズムを使用してスマートスピーカーを不整脈を検出できる高感度医療機器に変える方法を発見した。
科学者たちは、Amazon EchoやGoogle Homeなどのスマートスピーカーを使って、人の胸に反射してデバイスに戻る、聞こえない音を発信します。この音は、心拍がわかるように再構成されます。不規則な心拍リズムは、脳卒中や睡眠時無呼吸症などの疾患と関連している可能性があります。
研究者たちは、呼吸などの他の音や信号から心拍音を分離するために機械学習アルゴリズムを採用しました。呼吸ははるかに大きな動きを伴うため、検出が容易です。このアルゴリズムは、不規則な心拍リズムに焦点を絞る必要もありました。健康の観点からは、不規則な心拍リズムは、一定の「ドクドク」という音よりも一般的に特定することが重要だからです。
「規則的なパターンがあれば、見つけるのは簡単です」と、ワシントン大学医学部の心臓病学助教授、アルン・スリダール博士は述べています。「しかし、それがあちこちに散らばっている場合は、見つけるのが困難です。」
仕組みは以下のとおりです:
- スマート スピーカーは、デバイスから 1 ～ 2 フィート離れた場所に座っている人に聞こえる、聞こえない信号を継続的に送信します。
- ソナー信号は跳ね返り、鼓動する心臓の動きによる胸部の小さな動きを反映します。
- その信号はスマートスピーカーの複数のマイクによって捉えられます。（これらのマイクのおかげで、AlexaやGoogleアシスタントは、指示を出している特定の音声を周囲の雑音から分離して聞き取ることができます。）
- 研究者らが開発した「ビーム形成アルゴリズム」により、スピーカーはマイクからの入力を利用して心拍信号を他のノイズから分離することができる。
この非侵襲性技術は、家庭や医療現場で、患者の遠隔チェック、病気の診断、あるいは睡眠中のモニタリングなどに活用できる可能性がある。しかし、限界もある。このモニタリングは、太りすぎの人や重ね着をした被験者には効果が薄かった。
プライバシー擁護派は、スマートスピーカーが人の会話を盗聴し、個人情報を収集する能力についてしばしば懸念を表明しています。この新しいスキルは、可聴データを含む周波数を使用しないため、プライバシー保護に役立ちます。また、動作範囲は限定されており、デバイスから数フィート以内の人物のみを監視できます。
科学者たちは火曜日、この技術の概念実証論文をCommunications Biology誌に発表した。彼らはこの手法を、健康な被験者26人と、心房細動や心不全などの症状で入院中の心臓病患者24人を対象に試験した。研究者らは、スマートスピーカーで収集された結果と従来の心拍モニターで生成された結果を比較したが、ほとんど差がないことがわかった。
スリダール氏は、ワシントン大学ポール・G・アレン・コンピュータサイエンス・エンジニアリング学部のシャム・ゴラコタ准教授とともに、本研究の共同筆頭著者です。他の著者は、アレン・スクールの博士課程学生であるアンラン・ワン氏と、ワシントン大学医学部の臨床インストラクターであるダン・グエン博士です。
「このようなデバイスがあれば、患者を長期にわたってモニタリングし、患者一人ひとりに合わせたパターンを定義することができます。例えば、個々の患者において不整脈がいつ発生するかを把握し、患者が実際に必要とするタイミングに合わせたケアプランを策定できます」とスリダール氏は述べた。「これが心臓病学の未来です。そして、このようなデバイスを活用する利点は、既に人々の家庭で利用されていることです。」
ゴラコタ氏は、シアトルを拠点とするワシントン大学発のスタートアップ企業、サウンド・ライフ・サイエンシズの共同創業者でもあります。同社は、遠隔モニタリングや遠隔医療のために、呼吸や心拍数などのバイタルサインや動きをモニタリングできるスマートスピーカーベースの健康ツールを商品化しています。設立2年の同社は、この新しい心拍リズム技術の特許も保有しています。
ゴラコタ氏が共同設立したもう一つのスタートアップ企業であるウェイブリー・ダイアグノスティックスは、スマートフォン上で動作するソフトウェアを使って耳の痛みを検知する商用アプリを開発している。
