Forscher entwickeln Pyjamas, die den Schlaf überwachen

Die neuartigen Pyjamas enthalten unauffällige, tragbare Geräte zur Überwachung von Herzfrequenz und Atemrhythmus während des Schlafs.

Pyjamas Schlafüberwachung
Pyjamas, die den Schlaf überwachen

Forscher an der University of Massachusetts Amherst haben physiologisch fühlende Textilien entwickelt, die zu Schlafkleidung verarbeitet werden können, die sie „Phyjamas“ nennen. Diese Phyjamas enthalten unauffällige, tragbare Geräte zur Überwachung der Herzfrequenz und des Atemrhythmus während des Schlafs.

Die speziellen Pyjamas wurden von den Doktoranden Ali Kiaghadi und S. Zohreh Homayounfar zusammen mit ihren Professoren Trisha L. Andrew, einem Materialchemiker, und dem Informatiker Deepak Ganesan entwickelt.

Nützliche Signale

„Die Herausforderung, vor der wir standen, war, wie man nützliche Signale erhält, ohne die Ästhetik oder Haptik des Textils zu verändern. Im Allgemeinen geht man davon aus, dass sich smarte Textilien auf eng anliegende Kleidung beziehen, in die verschiedene Sensoren zur Messung physiologischer und physikalischer Signale eingebettet sind, aber das ist eindeutig keine Lösung für Alltagskleidung und insbesondere für Nachtwäsche“, so Andrew.

„Unsere Erkenntnis war, dass, obwohl Schlafbekleidung locker getragen wird, es mehrere Teile eines solchen Textils gibt, die aufgrund unserer Körperhaltung und des Kontakts mit äußeren Oberflächen gegen den Körper gedrückt werden. Dazu gehören der Druck, den der Oberkörper gegen einen Stuhl oder ein Bett ausübt, der Druck, wenn der Arm beim Schlafen seitlich auf dem Körper ruht, und der leichte Druck einer Decke über der Schlafbekleidung“, so Ganesan weiter.

„Solche druckbelasteten Regionen des Textils sind potenzielle Orte, an denen wir ballistische Bewegungen messen können, die durch Herzschlag und Atmung verursacht werden“, erklärte er, „und diese können zur Extraktion physiologischer Variablen verwendet werden.“

Um ihre Vision von Phyjamas Wirklichkeit werden zu lassen, mussten Andrew, Ganesan und Kollegen viele Innovationen entwickeln. Da es keine bestehende gewebebasierte Methode gab, um kontinuierliche und dynamische Druckänderungen zu erfassen, entwickelten sie einen neuen gewebebasierten Drucksensor.

Anschließend kombinierten sie den neuen Sensor mit einem triboelektrischen Sensor, um eine verteilte Sensor-Suite zu entwickeln, die in locker sitzende Kleidung wie Pyjamas integriert werden kann. Um die Signale von vielen Punkten zu fusionieren, entwickelten sie eine spezielle Datenanalyse weiter.

Mehrere Anwenderstudien

Um ihre neuen Phyjamas zu testen, führte das Team mehrere Nutzerstudien durch und fand heraus, dass die neuartigen Wearables Herzschlagspitzen mit hoher Genauigkeit und die Atemfrequenz mit weniger als einem Fehler pro Minute extrahieren und die Schlafhaltung perfekt vorhersagen können.

„Wir erwarten, dass diese Fortschritte besonders für die Überwachung älterer Patienten nützlich sein können, von denen viele unter Schlafstörungen leiden“, so Andrew. „Wearables der aktuellen Generation, wie z. B. Smartwatches, sind für diese Bevölkerungsgruppe nicht ideal, da ältere Menschen oft vergessen, sie konsequent zu tragen, oder resistent gegen das Tragen zusätzlicher Geräte sind, während das Tragen von Schlafkleidung bereits ein normaler Teil ihres Alltags ist. Darüber hinaus kann eine Uhr nicht sagen, in welcher Position Sie schlafen und ob Ihre Schlafhaltung Ihre Schlafqualität beeinträchtigt; unser Phyjama kann das.“