Herzschlag messen mit Smart-Speaker als Sonar

Forscher erweitern einen Smart-Speaker um eine Sonar-Funktion zur kontaktlosen Herzrhythmusmessung. Die Abweichungen von einem echten EKG sind gering.

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2 Smart-Speaker mit G-Symbol (Google)

Die Rückseite zweier Nest Audio

(Bild: Daniel AJ Sokolov)

Lesezeit: 2 Min.
Von
  • Frank Schräer

Amerikanische Wissenschaftler haben einen Smart-Speaker um eine Sonar-Funktion erweitert. Mit hochfrequenten Tönen und den vom Körper reflektierten Schallwellen können intelligente Algorithmen den Herzschlag von Personen messen, um Herzrhythmusstörungen kontaktlos zu entdecken. Das könnte genutzt werden für eigene oder Ferndiagnosen, beispielsweise in ländlichen Regionen oder unter Quarantänebedingungen.

Die bei Nature veröffentlichte Studie der Wissenschaftler der US-amerikanischen Universität von Washington in Seattle erklärt, dass der Smart-Speaker eine Minute lang eine Folge hochfrequenter Töne im Frequenzbereich von 18 bis 22 kHz ausgibt. Dies liegt im oberen Bereich des für Menschen hörbaren Frequenzbereichs, der bei jungen Menschen üblicherweise bis 20 kHz reicht.

Die Mikrofone des Smart-Speakers nehmen die vom rund einen halben Meter entfernten Körper des Patienten reflektierten Schallwellen auf. Die von den Forschern selbst entwickelte Software berechnet aus diesen Signale den Herzrhythmus. Nach Angaben der Wissenschaftler werden dafür geringste Bewegungen des Oberkörpers und der Hautoberfläche im Bereich von 0,3 bis 0,8 Millimetern registriert. Atembewegungen und andere Störungen müssen herausgefiltert werden.

Das Prinzip ähnelt dem Sonar eines Unterseebootes. Dieses sendet Tonwellen aus, um die Umgebung zu erkennen. Die Zeit zwischen Absetzen des Tonsignals und der Reflexion wird gemessen, um die Entfernung zu einem Objekt und dessen Bewegungsrichtung zu ermitteln.

Die kontaktlose Smart-Speaker-Technik wurde in der Praxis an 49 Testpersonen erprobt, wobei die Hälfte einen gesunden Herzschlag aufwies und die andere Hälfte Herzerkrankungen und Unregelmäßigkeiten in ihrem Herzrhythmus hatte. Der Herzschlag der Testperson wurde zunächst per Elektrokardiografie (EKG) getestet und dann mit dem Smart-Speaker. Der Vergleich der Ergebnisse zeigte eine durchschnittliche Abweichung von nur einem oder zwei Herzschlägen.

Der von den US-Forschern entwickelte Prototyp dieses Smart-Speakers nutzt sieben Mikrofone. Typische Smart-Speaker besitzen zwischen zwei und sieben Mikrofonen. Apple HomePod und Amazon Echo verfügen über sechs oder sieben Mikrofone. Google Nest Geräte nutzen das Sonar-Prinzip bereits, um die Distanz zum Nutzer zu ermitteln.

Nach Ansicht der Wissenschaftler sind deshalb schon aktuelle, weitverbreitete Smart-Speaker beinahe geeignet für die Anwendung zur Herzschlagmessung. Das Sonar-Prinzip könnte in Zukunft eventuell sogar zur Blutdruckmessung genutzt werden.

(fds)