Als je ooit hebt gedroomd over een goede nachtrust, uw antwoord kan ooit liggen in gegevens die door uw nachtkleding worden gegenereerd. Onderzoekers hebben pyjama's ontwikkeld die zijn ingebed met zelfaangedreven sensoren die onopvallende en continue bewaking van de hartslag bieden, ademhaling en slaaphouding - allemaal factoren die een rol spelen in hoe goed een persoon sluimert. De "slimme" kledingstukken zouden gewone mensen, evenals clinici, nuttige informatie om het slaappatroon te helpen verbeteren.

De onderzoekers zullen hun resultaten vandaag presenteren op de American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting &Exposition.

"Onze slimme pyjama heeft talloze technische uitdagingen overwonnen, " zegt Trisha L. Andrew, doctoraat, die het team leidde. "We moesten sensorelementen en draagbare stroombronnen onopvallend integreren in alledaagse kledingstukken, met behoud van het gewicht, gevoel, comfort, functie en robuustheid van bekende kleding en stoffen. We werkten ook samen met computerwetenschappers en elektrotechnici om de talloze signalen afkomstig van de sensoren te verwerken, zodat we duidelijke en gemakkelijk te begrijpen informatie hadden."

Voldoende slaap van goede kwaliteit kan mensen helpen beschermen tegen stress, infecties en meerdere ziekten, zoals hart- en nieraandoeningen, hoge bloeddruk en diabetes, volgens de National Institutes of Health. Studies hebben aangetoond dat een goede nachtrust ook de mentale scherpte verhoogt en de besluitvormingsvaardigheden verbetert. Toch krijgen de meeste mensen niet genoeg slaap - of de juiste soort.

De National Sleep Foundation schat dat de slaapindustrie booming is, in 2017 bijna $ 29 miljard binnengehaald. Hoewel sommige fabrikanten van slimme matrassen beweren dat de producten beweging kunnen detecteren en de slaaphouding kunnen afleiden, ze geven geen gedetailleerde informatie aan de slaper en zijn niet draagbaar voor op reis. In de handel verkrijgbare elektronische banden die om de pols worden gedragen, geven informatie over de hartslag en houden bij hoeveel slaap de drager in totaal krijgt. Maar tot nu toe, er is niets dat een typische consument zou kunnen gebruiken om tijdens het slapen de houding en ademhalings- en hartsignalen te controleren.

De sleutel tot de slimme pyjama is een proces dat reactieve dampafzetting wordt genoemd. "Deze methode stelt ons in staat om een ​​polymeer te synthetiseren en het tegelijkertijd direct op het weefsel in de dampfase af te zetten om verschillende elektronische componenten te vormen en, uiteindelijk, geïntegreerde sensoren, " zegt Andrew. "In tegenstelling tot de meeste elektronische wearables, de opgedampte elektronische polymeerfilms zijn was- en slijtvast, en ze zijn bestand tegen mechanisch veeleisende textielproductieroutines."

De "Phyjama, " zoals de Universiteit van Massachusetts, Amherst-team noemt het, heeft vijf discrete textielpatches met sensoren erin. De patches zijn met elkaar verbonden door middel van verzilverde nylon draden die zijn afgeschermd met katoen. De draden van elke patch komen terecht op een printplaat ter grootte van een knop die op dezelfde locatie is geplaatst als een pyjamaknop. Gegevens worden draadloos naar een ontvanger gestuurd met behulp van een kleine Bluetooth-zender die deel uitmaakt van het circuit in de knop.

Het kledingstuk bevat twee soorten zelfaangedreven sensoren die "ballistische bewegingen, " of drukveranderingen. Vier van de patches zijn piëzo-elektrisch. Ze detecteren constante druk, zoals dat van een bed tegen het lichaam van een persoon. Deze eersteklas pleisters worden in verschillende delen van de Phyjama gebruikt, zodat de onderzoekers de slaaphouding kunnen bepalen. Echter, dit type sensor kan de zwakke druk van een kloppend hart niet opvangen. De tribo-elektrische patch detecteert snelle veranderingen in druk, zoals het fysieke pompen van het hart, die informatie geeft over de hartslag. Dit is de eerste keer dat een dergelijke sensor kleine ballistische signalen van het hart detecteert.

Het team van Andrew heeft het kledingstuk getest op vrijwilligers en de metingen van de sensoren onafhankelijk gevalideerd. Ook hebben ze patenten aangevraagd op de Phyjama. Nadat Andrew samenwerkte met een fabrikant, ze schat dat het product binnen twee jaar op de markt kan zijn voor $ 100- $ 200.

Momenteel, het team werkt aan de uitbreiding van de technologie naar draagbare elektronische sensoren die het lopen detecteren en feedback naar een monitor sturen om vallen te helpen voorkomen. Deze applicatie kan worden gebruikt in instellingen zoals verpleeghuizen en bejaardentehuizen, zegt Andries.