Smart pyjamas kunne overvåge og hjælpe med at forbedre søvnen

Hvis du nogensinde har drømt om at få en god nats søvn, dit svar kan en dag ligge i data genereret af dit nattøj. Forskere har udviklet pyjamas indlejret med selvdrevne sensorer, der giver diskret og kontinuerlig overvågning af hjerteslag, vejrtrækning og søvnstilling - alle faktorer, der spiller en rolle for, hvor godt en person sover. De "smarte" beklædningsgenstande kunne give almindelige mennesker, samt klinikere, nyttige oplysninger til at hjælpe med at forbedre søvnmønstre.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på American Chemical Society (ACS) National Meeting &Exposition foråret 2019.

"Vores smarte pyjamas overvandt adskillige tekniske udfordringer, " siger Trisha L. Andrew, Ph.D., der ledede holdet. "Vi var nødt til på en diskret måde at integrere sensorelementer og bærbare strømkilder i hverdagstøj, mens man holder vægten, føle, komfort, velkendte tøjs og stoffers funktion og robusthed. Vi arbejdede også sammen med dataloger og elektroingeniører for at behandle de utallige signaler, der kom fra sensorerne, så vi havde klar og letforståelig information."

At få nok kvalitetssøvn kan hjælpe med at beskytte folk mod stress, infektioner og flere sygdomme, såsom hjerte- og nyresygdomme, højt blodtryk og diabetes, ifølge National Institutes of Health. Undersøgelser har fundet ud af, at kvalitetssøvn også øger mental skarphed og skærper beslutningsevner. Alligevel får de fleste mennesker ikke nok søvn – eller den rigtige slags.

National Sleep Foundation vurderer, at søvnindustrien boomer, indtog næsten 29 milliarder dollars i 2017. Selvom nogle producenter af smarte madrasser hævder, at produkterne kan mærke bevægelse og udlede søvnstilling, de giver ikke detaljerede oplysninger til den sovende og er ikke bærbare til rejser. Kommercielt tilgængelige elektroniske bånd båret på håndleddet giver information om puls og overvåger, hvor meget søvn brugeren får i alt. Men indtil nu, der har ikke været noget, som en typisk forbruger kunne bruge til at overvåge kropsholdning og åndedræts- og hjertesignaler, når de sover.

Nøglen til den smarte pyjamas er en proces kaldet reaktiv dampaflejring. "Denne metode giver os mulighed for at syntetisere en polymer og samtidig deponere den direkte på stoffet i dampfasen for at danne forskellige elektroniske komponenter og, ultimativt, integrerede sensorer, " siger Andrew. "I modsætning til de fleste elektroniske wearables, de dampaflejrede elektroniske polymerfilm er vask-og-slidstabile, og de modstår mekanisk krævende tekstilfremstillingsrutiner."

"Phyjamaen, "som University of Massachusetts, Amherst-teamet kalder det, har fem diskrete tekstilplastre med sensorer i. Plastrene er forbundet med forsølvede nylontråde afskærmet i bomuld. Ledningerne fra hvert plaster ender på et printkort i knapstørrelse, der er placeret samme sted som en pyjamasknap. Data sendes trådløst til en modtager ved hjælp af en lille Bluetooth-sender, der er en del af kredsløbet i knappen.

Beklædningen inkluderer to typer selvdrevne sensorer, der registrerer "ballistiske bevægelser, " eller trykændringer. Fire af plastrene er piezoelektriske. De registrerer konstante tryk, såsom en seng mod en persons krop. Disse første-af-slags-plastre bruges i forskellige dele af Phyjama, så forskerne kan bestemme sovende kropsholdning. Imidlertid, denne type sensor kan ikke opfange det svage tryk fra et bankende hjerte. Det triboelektriske plaster registrerer hurtige trykændringer, såsom den fysiske pumpning af hjertet, som giver information om puls. Det er første gang, en sådan sensor har vist sig at registrere små ballistiske signaler fra hjertet.

Andrews team har testet tøjet på frivillige og valideret aflæsningerne fra sensorerne uafhængigt. De har også ansøgt om patenter på Phyjama. Efter at Andrew samarbejder med en producent, hun vurderer, at produktet kan være på markedet inden for to år for $100-$200.

I øjeblikket, holdet arbejder på at udvide teknologien til bærbare elektroniske sensorer, der registrerer gang og sender feedback til en skærm for at hjælpe med at forhindre fald. Denne applikation kan finde anvendelse i indstillinger såsom plejehjem og plejecentre, siger Andrews.