Forscher überwachen Atmung mit simplem WLAN-Router

Forscher schaffen es, mit einem WLAN-Router die Atmung von Personen zu überwachen. Deep-Learning-Methoden können gar ermitteln, ob akute Atemprobleme bestehen.

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(Bild: kentoh / Shutterstock.com)

Von
  • Arne Grävemeyer

Ein Forscherteam um Jason Coder am National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg/Maryland setzt handelsübliche WLAN-Router ein, um die Atmung einer im Raum anwesenden Person zu überwachen.

Die Forscher nutzen für die Überwachung den Austausch der Channel State Information (CSI), also der Kanaleigenschaften zwischen dem Router und einem Endgerät wie etwa einem Smartphone oder einem Laptop. Die festgelegte Signalfolge dient als Feedback zur Übertragungsqualität und verrät dem Router, ob Veränderungen im Raum neue Interferenzen erzeugen, die der Router ausgleichen muss.

Im reflexionsarmen Raum richtet Jason Coder einen WLAN-Router ein. Signalschwankungen können dazu dienen, die von einer medizinischen Simulationspuppe vorgeführten Atemprobleme zu erkennen.

(Bild: NIST/R. Jacobson)

Bereits in früheren Arbeiten hatten Forscher gezeigt, dass sie mit WLAN-Routern anhand der Signalschwankungen Bewegungen im Raum und anwesende Personen detektieren können. In ihrer jüngsten Veröffentlichung demonstrierten die NIST-Forscher, dass Schwankungen im CSI-Signal selbst Atemprobleme einer anwesenden Person verraten können.

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Zu diesem Zweck entwickelten sie einen Deep-Learning-Algorithmus mit der Bezeichnung BreatheSmart. Diesen fütterten sie mit Daten aus einem Testszenario mit einem Router, einem Endgerät und einer medizinischen Übungspuppe in einem reflexionsarmen Raum. Die Forscher passten die Firmware des WLAN-Routers so an, dass sie CSI-Signale bis zu zehnmal in der Sekunde abfragte. Die Übungspuppe simulierte normale Atmung und veränderte Atemfrequenzen. Es gelang den Forschern mit etwa 99-prozentiger Genauigkeit, aus den Bewegungen des Brustkorbs diese Frequenzen und auffällige Muster in der Atmung abzulesen. Weitere Forschungen sollen helfen, auf diese Weise spezifische Erkrankungen zu bestimmen.

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(agr)