Il mercato degli auricolari true wireless con cancellazione attiva del rumore (ANC) è in grande crescita, con volumi di spedizione che a fine 2023 supereranno quelli di smartwatch e braccialetti fitness. Gli auricolari vengono indossati sempre più a lungo non solo per ascoltare musica, ma anche per allenarsi, concentrarsi o rilassarsi. Tuttavia il settore della salute negli auricolari è ancora poco esplorato. Grazie alla tecnica APG (Audiopletismografia), presentata a MobiCom 2023, Google propone una nuova modalità di rilevamento attivo di parametri fisiologici come frequenza cardiaca e variabilità cardiaca, sfruttando gli auricolari ANC (cancellazione attiva del rumore) senza aggiungere sensori né compromettere l’autonomia. Semplicemente con un aggiornamento software.
Principio di funzionamento dell’ APG : frequenza cardiaca e variabilità cardiaca
La tecnologia APG sfrutta gli altoparlanti e i microfoni degli auricolari ANC per rilevare piccolissime variazioni fisiologiche nel canale uditivo. Inviando un’onda ultrasonora a bassissima intensità e analizzandone l’eco riflessa, è possibile monitorare il battito cardiaco e derivarne frequenza e variabilità cardiaca.
Il segnale APG che si ottiene è simile a quello della *fotopletismografia (PPG), ma fornisce una visione migliore dell’attività cardiaca.
* La fotopletismografia (PPG) è una tecnica utilizzata per misurare le variazioni del volume di sangue all’interno di un’area del corpo, solitamente un dito o l’orecchio, utilizzando la luce. Questa tecnica si basa sul principio che quando il sangue fluisce attraverso i vasi sanguigni, assorbe la luce in modo diverso rispetto ai tessuti circostanti. La PPG utilizza un emettitore di luce, come un LED, per generare una luce che attraversa la pelle e viene rilevata da un fotodiodo o un altro sensore fotosensibile sul lato opposto. Misure PPG tipiche includono la frequenza cardiaca, la saturazione di ossigeno nel sangue (SpO2) e le variazioni nel flusso sanguigno correlate alla pulsazione cardiaca.
Perché il canale uditivo è ideale
Il canale uditivo è irrorato dall’arteria auricolare profonda, che al suo interno presenta una fitta rete di piccoli vasi sanguigni. Le variazioni di forma di questi vasi dovute al battito cardiaco portano a minuscoli cambiamenti di volume e pressione nel canale uditivo. Da qui l’idea di usarlo come sede di misurazione di parametri fisiologici.
I microfoni degli auricolari ANC offrono nuove opportunità di rilevamento inviando un segnale ultrasonoro attivo.
Come l’APG separa il segnale cardiaco dai disturbi
Inizialmente il segnale APG risultava disturbato dai movimenti. Per migliorarlo, Google ha applicato tecniche ispirate alla diversità di canale utilizzata nelle comunicazioni radio. Inviando contemporaneamente tre segnali ultrasonori a 30-31-32 KHz, è possibile ottenere osservazioni multiple che reagiscono in modo diverso a battito cardiaco e movimento.
Questa calibrazione multi-tono consente di scegliere la frequenza ottimale per la misura della frequenza cardiaca e ottenere un segnale pulito del battito, visibile come onda con caratteristiche di ampiezza distintive e riconoscibili.
Test sul campo con validazione ECG
Google ha condotto studi di user experience su 153 partecipanti in diversi scenari. I risultati mostrano un’accuratezza elevata nella misura di frequenza cardiaca (errore mediano 3.21%) e variabilità (errore 2.7%) rispetto all’ECG toracico di riferimento. L’APG si è dimostrata efficace anche a variazioni di carnagione, adattamento auricolare e dimensione del canale uditivo.
Il segnale ultrasonoro è impercettibile e non influenzato dalla musica. L’APG apre quindi interessanti prospettive di monitoraggio fisiologico a basso costo tramite semplice aggiornamento software degli auricolari ANC.
Frequenza cardiaca e variabilità Cardiaca
La frequenza cardiaca e la variabilità cardiaca sono due misure correlate, ma rappresentano aspetti diversi del sistema cardiaco. Ecco le differenze tra le due:
Frequenza Cardiaca (FC):
- La frequenza cardiaca è il numero di battiti cardiaci al minuto. Rappresenta la frequenza con cui il cuore pompa il sangue attraverso il sistema circolatorio. È una misura fondamentale della funzione cardiaca ed è spesso utilizzata per monitorare la salute generale e durante l’attività fisica.
Variabilità Cardiaca, VFC o HRV (Heart Rate Variability):
- La variabilità cardiaca è una misura della variazione dei tempi tra i battiti cardiaci. Rappresenta la differenza nei periodi di tempo tra i battiti cardiaci successivi. La variabilità cardiaca può fornire informazioni sullo stress, e altre condizioni mediche.
Conclusione: gli auricolari diventano wearable medici
La tecnologia APG sviluppata da Google trasforma gli auricolari true wireless ANC in dispositivi indossabili in grado di monitorare parametri fisiologici come la frequenza cardiaca e la variabilità cardiaca.
Con un aggiornamento software, i produttori di auricolari ANC possono aggiungere il monitoraggio della salute senza modifiche hardware. In futuro, gli auricolari true wireless potrebbero fungere sempre più da wearable medici, fornendo preziose informazioni biometriche in modo non invasivo durante le nostre attività quotidiane.
Gli ultimi auricolari di Google con tecnologia ANC sono i Google Pixel Buds Pro, riceveranno l’aggiornamento APG ?
Google Pixel Buds Pro
- driver 11 mm, 6 microfoni
- ANC, Bluetooth 5
- Multipoint Bluetooth
