Goedkoop radiosysteem kan helpen bij het opsporen van ziekteverspreiding

Om de verspreiding van ziekten te beperken en tegelijkertijd de privacy te beschermen, heeft een interdisciplinair onderzoeksteam van het National Institute of Standards and Technology (NIST) goedkope apparaten en methoden ontworpen en getest die kunnen detecteren wanneer mensen of dieren in nauw contact komen met elkaar. andere.

De draagbare apparaten combineren commerciële Bluetooth-radiohardware met cryptografische NIST-functies. Hoewel het niet altijd betrouwbaar is in het schatten van de afstand tussen dragers, kan het NIST-systeem nuttig zijn voor onderzoek naar hoe mensen en dieren door ruimten bewegen en met elkaar omgaan. Het systeem kan voordelen bieden ten opzichte van het traceren van contacten met smartphones, die in bepaalde instellingen niet consequent worden gebruikt en mogelijk minder privé zijn.

Zeventien vrijwilligers in 10 huishoudens namen deel aan het NIST-onderzoek naar systeemprestaties tijdens normale activiteiten. Apparaten werden ofwel gedragen ofwel in huis geplaatst om minstens een uur per dag gegevens te verzamelen. Onderzoekers maten de sterkte van de radiosignalen die door de apparaten werden ontvangen om de afstand tussen de vrijwilligers te schatten. Ze definieerden een "ontmoeting" als een gebeurtenis wanneer dragers van apparaten gedurende ten minste 15 minuten binnen twee meter van elkaar kwamen, op basis van de definitie van nauw contact van de Centers for Disease Control and Prevention. De deelnemers werd ook gevraagd om handmatig in te loggen wanneer en hoe lang ze dachten een ontmoeting te hebben gehad.

De resultaten toonden enige correlatie tussen de sterkte van het ontvangen radiosignaal en de afstand tussen de dragers, maar schattingen waren onbetrouwbaar vanwege effecten van variabelen zoals de richting waarin de gebruiker keek. Er was ook onzekerheid over hoe compromissen moesten worden verwerkt, zoals hoeveel van een fout in afstand acceptabel was of of ontmoetingen van dichtbij goed waren gedefinieerd in termen van hun mogelijke effect op de overdracht van ziekten.

"Ik denk niet dat iemand die afweging begrijpt - niemand weet hoe optimalisatie moet worden uitgevoerd om de verspreiding van ziekten te stoppen", zei NIST-fellow Sae Woo Nam. "Met dit systeem kunnen we echter beginnen met het verzamelen van gegevens over hoe mensen elkaar ontmoeten, wat ons kan helpen interventies te creëren om de verspreiding van ziekten te stoppen."

De prestaties van het apparaat kunnen worden verbeterd door het gebruik van meer radiokanalen, betere antennes of het toevoegen van meer detectiemethoden, zoals ultrasoon bereik. Maar zelfs zoals het is, kan de NIST-methode helpen bij het identificeren van contacten met enig potentieel voor overdracht van een virus in de lucht, zoals het virus dat COVID-19 veroorzaakt.

Het systeem kan helpen bij het ontwerpen van gebouwen voor pandemische veerkracht door apparaten op vaste punten te monteren in gebieden met slechte ventilatie, zoals liften, zei Nam. Het systeem kan nuttig zijn in instellingen zoals verpleeghuizen, waar smartphones niet continu worden gecontroleerd, en bij het volgen van dieren om hun interacties te begrijpen om de verspreiding van ziekten te beperken.

"Ziekte vernietigt hele kuddes dieren en brengt onze voedselvoorziening in gevaar", zei Nam. “Dit is iets waar we over moeten nadenken voor voedselzekerheid. We willen dieren ook humaan behandelen, en dit is een hulpmiddel om te voorkomen dat dieren ziek worden en om te helpen begrijpen hoe ze ziek worden.”

Het NIST-systeem gebruikt een cryptografische methode, vergelijkbaar met de methode die wordt gebruikt bij beveiligde webtransacties. Het combineert openbare coderingssleutels die via de radio worden verzonden om een ​​gedeelde, geheime sleutel te maken die uniek is voor elke ontmoeting. Wanneer twee apparaten voelen dat ze dichtbij zijn, genereren ze een unieke, versleutelde ontmoetings-ID op basis van een willekeurig getal. Dit voorkomt cyberaanvallen die het gevolg kunnen zijn van het uitzenden van apparaat-ID's. De ontmoetings-ID is niet gekoppeld aan de apparaten of de mensen die deze dragen, waardoor de privacy behouden blijft. De geanonimiseerde gegevens over ontmoetingen bieden informatie over het gebruik van gebouwen (of andere ruimtes) die beslissingen kunnen nemen over veilige aantallen bewoners en milieucontroles.