BreatheSmart: So können WLAN-Router Atmung überwachen

Wusstest Du, dass ein han­del­süblich­er WLAN-Router die Überwachung lebenswichtiger Kör­per­funk­tio­nen übernehmen kann? Dass dies tech­nisch möglich ist, haben jet­zt US-Forscher:innen fest­gestellt. In Kom­bi­na­tion mit einem Deep-Learn­ing-Algo­rith­mus namens BreatheS­mart ist es gelun­gen, per Router zu erken­nen, ob eine Per­son im Raum an Atem­schwierigkeit­en lei­det. Wie das funk­tion­iert und welche zukün­fti­gen Anwen­dun­gen dies ermöglichen kön­nte, erfährst Du hier.

WLAN-Router sind bekan­nt dafür, Dat­en kabel­los in unglaublich­er Geschwindigkeit zu über­tra­gen. Die unsicht­baren Fre­quen­zen, die dabei durch den Raum wan­dern, kön­nen dabei selb­st kle­in­ste Bewe­gun­gen reg­istri­eren.

Wissenschaftler:innen des Nation­al Insti­tute of Sci­ence and Tech­nol­o­gy (NIST) ist es nun gelun­gen, Unregelmäßigkeit­en in der Atmung eines Men­schen mit Hil­fe eines ganz gewöhn­lichen Routers erkennbar zu machen. Dies kön­nte es in Zukun­ft ermöglichen, Patient:innen mit Atemwegserkrankun­gen bess­er zu überwachen. Wenn zum Beispiel jemand kurz vor einem Asth­ma-Anfall ste­ht, kön­nte diese Tech­nolo­gie einen Alarm aus­lösen und Hil­fe her­bei­holen.

Kombination aus modifiziertem Router und Deep Learning-Algorithmus macht es möglich

Die Forscher:innen machen sich dabei die Inter­ak­tion der Router mit den soge­nan­nten Chan­nel State Infor­ma­tion (CSI) zunutze. Das sind Sig­nale, die von Geräten wie Smart­phones oder Lap­tops aus­ge­hen und vom Router

erkan­nt wer­den. Die kleinen Daten­pakete wer­den durch Hin­dernisse im Raum, wie Wände oder Gegen­stände, bee­in­flusst und umge­lenkt, was der Router wiederum reg­istri­ert. Im Nor­mal­fall verbessert er mit diesen Infor­ma­tio­nen das Sig­nal. Damit selb­st min­i­male Verän­derun­gen im men­schlichen Atem so erkan­nt wer­den, haben die Forscher:innen den Router so mod­i­fiziert, dass er die CSI mit ein­er höheren Fre­quenz abfragt.

Die Wissenschaftler:innen testeten dies mit Hil­fe ein­er medi­zinis­chen Puppe, die ver­schiedene Atmungsarten nach­stellt – also auf Kom­man­do langsamer oder schneller atmet und Beschw­er­den wie Asth­ma oder Lun­genentzün­dun­gen imi­tiert. Tat­säch­lich hat der WLAN-Router erfol­gre­ich reg­istri­eren kön­nen, wenn sich die Atmung der Puppe, und somit die einge­hen­den Sig­nale verän­dert haben.

Damit die so gesam­melten Dat­en auch ver­ständlich ver­ar­beit­et wer­den kön­nen, entwick­el­ten die Forscher:innen einen Deep Learn­ing-Algo­rith­mus mit dem Namen BreatheS­mart. Dieser hil­ft dabei, aus den Sig­nalen Muster zu lesen und sie ver­schiede­nen Atemwegserkrankun­gen zuzuord­nen. BreatheS­mart hat im Tes­tauf­bau in 99,54 Prozent aller Fälle die richti­gen Atmungsmuster erken­nen kön­nen.

Gibt es bald eine App, die Deine Atemgesundheit checkt?

Diese ersten Ver­suche zeigen, dass es möglich ist, den Atem mit einem han­del­süblichen Router zu messen und Atemwegserkrankun­gen zuver­läs­sig erken­nen zu kön­nen, ohne dass dafür aufwändi­ge und teure medi­zinis­che Geräte notwendig sind. Die NIST-Forscher:innen hof­fen nun darauf, dass sie diese Tech­nolo­gie samt Algo­rith­mus weit­er­en­twick­eln kön­nen.

So kön­nten Kranken­häuser solche Sys­teme ein­set­zen um Patient:innen mit Atemwegserkrankun­gen zu überwachen. In Zukun­ft kön­nte es auch möglich sein, dass Du zu Hause Deine Atmung mit Hil­fe ein­er Gesund­heits-App immer punk­t­ge­nau im Blick hast.

Wusstest Du, dass WLAN-Router solch leben­sret­ten­den Fähigkeit­en haben kön­nen? Schreib uns in die Kom­mentare, was Du von dieser Entwick­lung hältst!