Wetenschappers verwachten dat in de toekomst elektronisch actieve kledingstukken die onopvallende, draagbare apparaten voor het bewaken van de hartslag en het ademhalingsritme tijdens de slaap, bijvoorbeeld, klinisch bruikbaar zal blijken in de gezondheidszorg. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Amherst fysiologisch aanvoelend textiel ontwikkeld dat kan worden geweven of gestikt in slaapkleding die ze 'phyjamas' hebben genoemd.

Afgestudeerde studenten Ali Kiaghadi en S. Zohreh Homayounfar, met hun professoren Trisha L. Andrew, een materiaalchemicus, en computerwetenschapper Deepak Ganesan, zullen hun gezondheidsmonitoring-nachtkleding deze week op de Ubicomp 2019-conferentie in Londen introduceren, V.K. Een paper waarin het werk gedetailleerd wordt beschreven, is gekozen voor publicatie in de Proceedings of the ACM on Interactive, mobiel, Draagbare en alomtegenwoordige technologieën (IMWUT).

Zoals Andreas uitlegt, "De uitdaging waarmee we werden geconfronteerd, was hoe we bruikbare signalen konden verkrijgen zonder de esthetiek of het gevoel van het textiel te veranderen. Over het algemeen geldt:mensen gaan ervan uit dat slim textiel verwijst naar strak gedragen kleding waarin verschillende sensoren zijn ingebed voor het meten van fysiologische en fysieke signalen, maar dit is duidelijk geen oplossing voor alledaagse kleding en, vooral, nachtkleding."

Ganesan voegt eraan toe, "Ons inzicht was dat, hoewel nachtkleding losjes wordt gedragen, er zijn verschillende delen van zo'n textiel die door onze houding en contact met externe oppervlakken tegen het lichaam worden gedrukt. Dit omvat druk uitgeoefend door de romp tegen een stoel of bed, druk wanneer de arm tijdens het slapen op de zijkant van het lichaam rust, en lichte druk van een deken over de nachtkleding."

"Dergelijke drukgebieden van het textiel zijn potentiële locaties waar we ballistische bewegingen kunnen meten die worden veroorzaakt door hartslag en ademhaling, " hij legt uit, "en deze kunnen worden gebruikt om fysiologische variabelen te extraheren." De moeilijkheid is dat deze signalen individueel onbetrouwbaar kunnen zijn, vooral in loszittende kleding, maar signalen van veel sensoren die over verschillende delen van het lichaam zijn geplaatst, kunnen intelligent worden gecombineerd om een ​​nauwkeuriger samengestelde meting te krijgen.

Andreas, Ganesan en collega's leggen uit dat hun team met verschillende nieuwe ideeën moest komen om hun visie te realiseren. Ze realiseerden zich dat er geen bestaande, op textiel gebaseerde methode is om continue en dynamische veranderingen in druk waar te nemen, zeker gezien de kleine signalen die ze moesten meten. Dus ontwierpen ze een nieuwe op stof gebaseerde druksensor en combineerden die met een tribo-elektrische sensor - een die wordt geactiveerd door een verandering in fysiek contact - om een ​​gedistribueerde sensorsuite te ontwikkelen die kan worden geïntegreerd in loszittende kleding zoals pyjama's. Ze ontwikkelden ook data-analyse om signalen van veel punten te fuseren, waarbij rekening werd gehouden met de kwaliteit van het signaal dat van elke locatie binnenkwam.

De auteurs melden dat deze combinatie hen in staat stelde om fysiologische signalen in veel verschillende houdingen te detecteren. Ze voerden meerdere gebruikersonderzoeken uit in zowel gecontroleerde als natuurlijke omgevingen en toonden aan dat ze hartslagpieken met hoge nauwkeurigheid kunnen extraheren, ademhalingsfrequentie met een fout van minder dan één slag per minuut, en perfect voorspellen slaaphouding.

"We verwachten dat deze vooruitgang vooral nuttig kan zijn voor het monitoren van oudere patiënten, velen van hen lijden aan slaapstoornissen, ", zegt Andrew. "De huidige generatie wearables, zoals smartwatches, zijn niet ideaal voor deze populatie, aangezien ouderen vaak vergeten om consequent te dragen of niet bestand zijn tegen het dragen van extra apparaten, terwijl nachtkleding al een normaal onderdeel van hun dagelijks leven is. Meer dan dat, je horloge kan je niet vertellen in welke positie je slaapt, en of uw slaaphouding uw slaapkwaliteit beïnvloedt; onze Phyjama kan."

Dit werk werd versterkt door de band van Ganesan en Andrew met UMass Amherst's Institute of Applied Life Sciences (IALS), dat zich richt op het vertalen van life science-onderzoek naar producten die de menselijke gezondheid verbeteren. Directeur Peter Reinhart van IALS zegt:"Het is opwindend om de volgende generatie draagbare technologie te zien die geen inspanning kost en het probleem van comfort en onopvallendheid direct aanpakt. De gegevens die worden gegenereerd door op stof gebaseerde sensoren hebben het potentieel om de gezondheid en het welzijn te verbeteren, en kan mogelijk bijdragen aan de vroege diagnose van meerdere aandoeningen."