在本系列的第二部分中，我们介绍了非接触式输入 HMI 和使用毫米波的成像，但我们将进一步开发这项技术，并推出使用毫米波可视化心跳和呼吸的系统。麻省理工学院 (MIT) 的 CSAIL（计算机科学与人工智能实验室）拥有技术来保护在新型冠状病毒前线工作的勇敢医生。

【图1】麻省理工学院CSAIL的Dina Katabi教授
https://wwwcsailmitedu/news/gps-inside-your-body

CSAIL 的 Dina Katabi 教授（图 1）开发了一种名为“Emerald”的设备，利用无线技术实时检查患者的心跳状态（类似于心电图的波形）、呼吸波形以及患者在家接受治疗时是行走还是躺着。 Dina Katabi 教授是初创公司 Emerald Intelligence 的创始人 (https://wwwemeraldinnocom/) 于 2020 年成立并商业化了这种无线传感器设备“Emerald”（图 2）。该产品是一个Wi-Fi路由器大小的盒子，它发射超高频电磁波（毫米波雷达），捕捉移动的人的反射波，检测人的呼吸波形、心跳波形，甚至行走状态。检测后，系统通过Wi-Fi连接到互联网，并将数据发送给医生。

[图2]祖母绿大约有Wi-Fi路由器大小
Biological information is captured by millimeter wave radar, placed on Wi-Fi, and automatically sent to the doctor's hospital via the Internet
出典：麻省理工学院 CSAIL

无需将此设备放置在患者房间中。祖母绿可以从隔壁房间发射电磁波并接收反射波。隔壁房间的患者（实验中的学生）的运动被捕获并显示为圆点的运动。与光不同，电磁波可以四处传播，因此它们可以用来收集数据，就像它们在系统中传输一样，就像 X 射线一样。原理与雷达相同，都是通过反射的电磁波来检测物体的存在与否。加宽频段提高了距离精度，使图像更清晰，但出于隐私考虑，人物显示为圆点。如果圆点保持静止，则它处于静止状态；如果它缓慢移动，则认为它在行走。

如果圆点保持静止，则可以通过观察心脏和肺部的反射波来监测心跳波形和肺部呼吸波形（图3）。该技术不需要将传感器附着在患者身上，因此患者的负担较小。以前的生物监测技术涉及将电极和传感器连接到身体上，例如心电图测量。这给一些人带来了皮肤瘙痒和皮疹等问题。此外，如果电极保持连接状态，人类的行为就会受到限制。但与摄像头不同的是，利用无线电波传输的数据无法清楚地描绘出一个人的外貌，因此隐私得到了保护，而且在展示一个人时，更容易用AI进行分析，而且还可以表示为骨架，以减少数据量。

【图3】新型冠状病毒患者呼吸波形
截至4月7日，他的呼吸次数为每分钟23次，但到了11日，这一数字已减少至18次，表明他正在康复
https://wwwcsailmitedu/news/csail-device-lets-doctors-monitor-covid-19-病人-距离

还进行了演示实验，将设备 Emerald 安装在有患者的辅助医疗设施中。 Emerald测量患者的呼吸频率、心率等，并通过蜂窝线路将结果发送给医生。医生每天检查患者的呼吸波形数据。例如，在实验中观察到，4月7日，呼吸频率为每分钟23次呼吸，但到了11日，则降至每分钟18次。此外，患者的睡眠质量得到改善，据观察，他甚至能够在家里走动，这证实了该设备可以理解患者的行为。

实际使用过 Emerald 的哈佛医学院副教授 Ipsit Vahia 表示：“到目前为止，为了获取患者的生物识别信息，医生必须直接面对患者，这增加了感染的风险。Emerald 可以在不与患者有任何接触的情况下获取患者的生物识别信息，从而最大限度地降低了医生和护士的感染风险。”

Katabi 教授最初开发 Emerald 作为独居老人的监控设备。 The spread of the new coronavirus has led to collaborations with hospitals, nurses, and pharmaceutical companies, opening up applications for remote health monitoring未来，预计它们将用于辅助生活设施和疗养院。 Until now, it has been difficult to diagnose and treat the new coronavirus in these places and facilities, as many of them are elderly and have some kind of illness In addition to the new coronavirus, Emerald can also be used to monitor sleep disorders, musculoskeletal disorders, lung diseases, neurological diseases, etc, and expectations are high for its widespread use in the future