Forskerhold introducerer phyjama, en fysiologisk sansende pyjamas

Forskere forventer, at i fremtiden, elektronisk aktive beklædningsgenstande indeholdende diskrete, bærbare enheder til overvågning af hjertefrekvens og åndedrætsrytme under søvn, for eksempel, vil vise sig klinisk nyttig i sundhedsvæsenet. Nu har forskere ved University of Massachusetts Amherst udviklet fysiologisk sansende tekstiler, der kan væves eller sys ind i søvntøj, som de har kaldt "fyjamas".

Kandidatstuderende Ali Kiaghadi og S. Zohreh Homayounfar, med deres professorer Trisha L. Andrew, en materialekemiker, og datalog Deepak Ganesan, vil introducere deres sundhedsovervågnings nattøj på Ubicomp 2019-konferencen i denne uge i London, U.K. Et papir, der beskriver arbejdet, er blevet udvalgt til offentliggørelse i Proceedings of the ACM on Interactive, Mobil, Bærbare og allestedsnærværende teknologier (IMWUT).

Som Andrew forklarer, "Udfordringen, vi stod over for, var, hvordan man opnår brugbare signaler uden at ændre tekstilets æstetik eller følelse. Generelt, folk antager, at smarte tekstiler refererer til stramt slidt tøj, der har forskellige sensorer indlejret i sig til måling af fysiologiske og fysiske signaler, men dette er tydeligvis ikke en løsning til hverdagstøj og, i særdeleshed, nattøj."

Ganesan tilføjer, "Vores indsigt var, at selvom nattøj bæres løst, der er flere dele af sådan et tekstil, der presses mod kroppen på grund af vores kropsholdning og kontakt med ydre overflader. Dette omfatter tryk, som torsoen udøver mod en stol eller seng, tryk, når armen hviler på siden af ​​kroppen, mens du sover, og let tryk fra et tæppe over nattøjet."

"Sådanne pressede områder af tekstilet er potentielle steder, hvor vi kan måle ballistiske bevægelser forårsaget af hjerteslag og vejrtrækning, " forklarer han, "og disse kan bruges til at udtrække fysiologiske variabler." Vanskeligheden er, at disse signaler kan være individuelt upålidelige, især i løstsiddende tøj, men signaler fra mange sensorer placeret på tværs af forskellige dele af kroppen kan intelligent kombineres for at få en mere nøjagtig sammensat aflæsning.

Andrew, Ganesan og kolleger forklarer, at deres team var nødt til at komme med flere nye ideer for at gøre deres vision til virkelighed. De indså, at der ikke findes nogen eksisterende stofbaseret metode til at fornemme kontinuerlige og dynamiske ændringer i tryk, især i betragtning af de små signaler, som de skulle måle. Så de designede en ny stofbaseret tryksensor og kombinerede den med en triboelektrisk sensor - en aktiveret af en ændring i fysisk kontakt - for at udvikle en distribueret sensorsuite, der kunne integreres i løstsiddende tøj som pyjamas. De udviklede også dataanalyse til at fusionere signaler fra mange punkter, der tog højde for kvaliteten af ​​signalet, der kommer ind fra hvert sted.

Forfatterne rapporterer, at denne kombination gjorde det muligt for dem at detektere fysiologiske signaler på tværs af mange forskellige stillinger. De udførte flere brugerundersøgelser i både kontrollerede og naturlige omgivelser og viste, at de kan udtrække hjerteslagstoppe med høj nøjagtighed, vejrtrækningsfrekvens med mindre end ét slag pr. minut fejl, og perfekt forudsige søvnstilling.

"Vi forventer, at disse fremskridt kan være særligt nyttige til overvågning af ældre patienter, mange af dem lider af søvnforstyrrelser, " siger Andrew. "Nuværende generation wearables, som smartwatches, er ikke ideelle for denne befolkning, da ældre individer ofte glemmer at bære konstant eller er modstandsdygtige over for at bære ekstra enheder, mens nattøj allerede er en normal del af deres dagligdag. Mere end det, dit ur kan ikke fortælle dig, hvilken stilling du sover i, og om din søvnstilling påvirker din søvnkvalitet; vores phyjamasdåse."

Dette arbejde blev forstærket af Ganesan og Andrews tilknytning til UMass Amherst's Institute of Applied Life Sciences (IALS), som fokuserer på at omsætte biovidenskabelig forskning til produkter, der forbedrer menneskers sundhed. Direktør Peter Reinhart hos IALS siger, "Det er spændende at se den næste generation af bærbar teknologi, der er nul indsats og adresserer spørgsmålet om komfort og diskrethed direkte. Dataene genereret af stofbaserede sensorer har potentiale til at forbedre sundhed og velvære, og kunne muligvis bidrage til den tidlige diagnose af flere lidelser."