De l’apnée du sommeil à la catathrénie (autrement connue sous le nom de gémissement du sommeil), beaucoup de problèmes de respiration se présentent la nuit quand nous sommes au lit. Cela les rend difficiles à détecter et encore plus difficiles à diagnostiquer. Heureusement, les scientifiques du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont développé un moyen d’utiliser votre routeur Wi-Fi existant pour mesurer votre respiration et identifier quand vous avez du mal à respirer.
Si vous utilisez l’un des meilleurs routeurs Wi-Fi ou même l’un des meilleurs systèmes Wi-Fi maillés à la maison, ces appareils diffusent en permanence des fréquences radio. Lorsque ces fréquences invisibles se déplacent dans votre maison, elles rebondissent ou traversent tout ce qui les entoure, y compris les murs, les meubles et même les personnes.
Vos mouvements et même votre respiration modifient légèrement le chemin du signal Wi-Fi de votre routeur lorsqu’il se déplace vers votre smartphone, ordinateur portable et autres appareils connectés. Le NIST a donc mis au point un moyen d’analyser ces minuscules changements pour déterminer si quelqu’un dans votre maison a du mal à respirer.
Signaux BreatheSmart et Wi-Fi
En 2020, lorsque les ventilateurs étaient rares en raison des premiers jours de la pandémie de Covid-19, Jason Coder, qui dirige le groupe de métrologie à spectre partagé, et d’autres scientifiques du NIST réfléchissaient à un moyen d’aider. Cependant, comme il n’y avait pas le temps de développer un nouvel appareil, ils ont réfléchi à des façons d’utiliser la technologie existante à la place.
Coder a travaillé avec des collègues du Bureau des laboratoires scientifiques et techniques de la FDA ainsi que son associée de recherche Susanna Mosleh pour utiliser les routeurs Wi-Fi existants afin de mesurer le rythme respiratoire d’une personne dans la même pièce.
Pour ce faire, ils ont utilisé les informations sur l’état du canal (CSI) – un ensemble de signaux envoyés d’un ordinateur portable ou d’un smartphone à un routeur – pour observer les distorsions lorsqu’un signal Wi-Fi rebondit sur une personne. Cela a obligé l’équipe du NIST à modifier le micrologiciel d’un routeur pour obtenir ces flux CSI plus fréquemment (jusqu’à 10 fois par seconde) afin qu’ils puissent avoir une image plus détaillée de la façon dont le signal changeait.
Coder et ses collègues ont mis en place un mannequin spécial qui reproduit des conditions respiratoires telles qu’une respiration anormalement lente (bradypnée), une respiration anormalement rapide (tachypnée), l’asthme, la pneumonie et d’autres maladies pulmonaires obstructives chroniques (MPOC) dans une chambre anéchoïque avec un -routeur et récepteur Wi-Fi en étagère. Lorsque le mannequin respirait, le mouvement de sa poitrine modifiait le trajet du signal Wi-Fi. Alors que les scientifiques ont pu collecter beaucoup de données, ils devaient encore donner un sens à tout cela.
Pour cela, ils ont développé un algorithme d’apprentissage en profondeur appelé BreatheSmart qui a passé au peigne fin toutes les données CSI qu’ils ont capturées. L’algorithme a ensuite été en mesure de reconnaître des schémas indiquant différents problèmes respiratoires avec un taux de réussite de 99,54 %.
Un cadre pour les futurs programmes
Même si l’algorithme BreatheSmart du NIST fonctionne bien et est capable d’identifier un certain nombre de conditions respiratoires différentes, il ne sera pas mis à la disposition du public de si tôt. Au lieu de cela, Coder et Mosleh espèrent que les développeurs utiliseront le processus présenté dans leur document de recherche (s’ouvre dans un nouvel onglet) créer d’autres programmes pour surveiller la respiration à distance. Coder a fourni un aperçu supplémentaire du travail du NIST sur le développement de BreatheSmart dans un communiqué de presse (s’ouvre dans un nouvel onglet)en disant:
« Toutes les façons dont nous recueillons les données sont effectuées sur un logiciel sur le point d’accès (dans ce cas, le routeur), ce qui pourrait être fait par une application sur un téléphone. Ce travail essaie de montrer comment quelqu’un peut développer et tester son propre algorithme. Il s’agit d’un cadre pour les aider à obtenir des informations pertinentes.
Maintenant que les scientifiques ont démontré comment utiliser les signaux Wi-Fi pour mesurer la respiration, nous pourrions bientôt voir d’autres applications pour cette technologie. Qui sait, votre routeur Wi-Fi pourrait vous sauver la vie un jour.