محققان دانشگاه کمبریج در انگلستان و دانشگاه‌های کپیتال مدیکال (Capital Medical University) و بیهانگ (Beihang University) در چین، موفق به توسعه‌ی لباس خوابی هوشمند و قابل شست‌وشو شده‌اند که با استفاده از حسگرهای گرافنی، بدون نیاز به تجهیزات حجیم یا تماس مستقیم با پوست، کیفیت خواب را پایش می‌کند.
لباس خواب هوشمند کیفیت خواب شما را رصد می‌کند
این لباس خواب هوشمند، با استفاده از حسگرهای چاپ‌شده‌ی گرافنی، سیگنال‌های ظریف ناشی از کشش پوست را ثبت کرده و از طریق یک شبکه‌ی عصبی یادگیری عمیق، الگوهای خواب فرد را تحلیل می‌کند. این فناوری نوآورانه می‌تواند جایگزینی ساده‌تر و ارزان‌تر برای پلی‌سومنوگرافی (PSG)، روش استاندارد اما پرهزینه‌ی پایش خواب در کلینیک‌ها، باشد.
چگونه این لباس خواب هوشمند خواب را پایش می‌کند؟ این لباس، داده‌های مربوط به رفتار خواب را از طریق حسگرهای چاپ‌شده‌ی پارچه‌ای دریافت می‌کند. این حسگرها، لرزش‌های ضعیفی را که در اثر عملکرد عضلات حنجره و دیگر اندام‌های مرتبط ایجاد می‌شوند، شناسایی کرده و تحلیل می‌کنند.
شبکه‌ی عصبی SleepNet، که یک مدل هوش مصنوعی سبک‌وزن است، اطلاعات دریافتی را پردازش کرده و شش حالت مختلف خواب از جمله تنفس از راه بینی، تنفس دهانی، خروپف، دندان‌قروچه، آپنه‌ی خواب مرکزی (CSA) و آپنه‌ی خواب انسدادی (OSA) را با دقتی برابر با ۹۸٫۶ درصد تشخیص می‌دهد.
بیش از ۶۰ درصد از بزرگسالان، کیفیت خواب نامطلوبی را تجربه می‌کنند که تأثیر چشمگیری بر سلامت جسمی و روانی دارد. مشکلاتی مانند آپنه‌ی خواب، تنفس دهانی و خروپف می‌توانند منجر به بروز بیماری‌های مزمن مانند بیماری‌های قلبی-عروقی، دیابت و افسردگی شوند.
پروفسور لویجی اوکیپینتی از مرکز گرافن دانشگاه کمبریج، سرپرست این پژوهش، تأکید می‌کند: «اختلالات خواب تأثیرات گسترده‌ای بر سلامت دارند، اما روش‌های پایش فعلی، پیچیده و پرهزینه هستند. به همین دلیل، توسعه‌ی راهکاری ساده و کارآمد ضروری است.»
برخلاف دستگاه‌های سنتی پایش خواب که نیازمند چسب‌های پوستی یا تجهیزات حجیم هستند، این لباس خواب هوشمند راحت و انعطاف‌پذیر بوده و می‌توان از آن در خانه استفاده کرد.
همچنین، برخلاف ساعت‌های هوشمند که تنها بر اساس حرکات بدن، کیفیت خواب را تخمین می‌زنند، این فناوری داده‌های دقیق‌تری از وضعیت واقعی خواب فرد ارائه می‌دهد.
این پژوهش، بر پایه‌ی تحقیقات پیشین این تیم روی گردنبند هوشمندی برای افراد دارای مشکلات گفتاری بنا شده است. تیم تحقیقاتی، حسگرهای گرافنی را برای تحلیل تنفس حین خواب بازطراحی کرده و دقت آن‌ها را افزایش داده است.
اوکیپینتی در این رابطه می‌گوید: «به لطف تغییرات طراحی، حسگرها می‌توانند وضعیت‌های مختلف خواب را تشخیص داده و هم‌زمان، حرکات عادی بدن مثل غلت زدن را نادیده بگیرند. همچنین، به دلیل افزایش حساسیت، دیگر نیازی به چسباندن محکم لباس دور گردن وجود ندارد و صرفاً تماس حسگرها با پوست کافی است.»
مدل هوش مصنوعی SleepNet بهینه‌سازی شده تا با کمترین توان محاسباتی، بالاترین دقت را ارائه دهد. این قابلیت باعث می‌شود پردازش داده‌ها مستقیم در حسگرها انجام شده و نیازی به اتصال به سرورها یا رایانه‌های خارجی نباشد.
اوکیپینتی می‌افزاید: «ما مدل هوش مصنوعی را تا حد امکان فشرده‌سازی کردیم تا کمترین مصرف پردازشی را با بالاترین دقت داشته باشد. این کار باعث شد که بتوانیم پردازنده‌های اصلی را مستقیم درون حسگرها قرار دهیم.»
این لباس خواب هوشمند، در آزمایش‌هایی که روی بیماران مبتلا به آپنه‌ی خواب و افراد سالم انجام شد، دقت بالایی را نشان داد. علاوه بر این، تیم تحقیقاتی، با افزودن یک مرحله‌ی خاص در فرایند آهار زنی، دوام حسگرها را افزایش داده و امکان شست‌وشوی آن‌ها در ماشین لباس‌شویی را فراهم کرده است.
نسخه‌ی جدید این لباس هوشمند همچنین مجهز به قابلیت انتقال بی‌سیم داده‌ها است، که به کاربر اجازه می‌دهد اطلاعات خواب خود را مستقیم به گوشی هوشمند یا رایانه‌ی شخصی منتقل کند.
این تیم تحقیقاتی در حال بررسی کاربردهای گسترده‌تری برای این حسگرها است. برخی از این کاربردها شامل پایش سلامت نوزادان در خانه، نظارت بر سایر بیماری‌های تنفسی و استفاده در حوزه‌ی مراقبت‌های پزشکی از راه دور است.
اوکیپینتی در پایان می‌گوید: «این فناوری می‌تواند در پیشگیری از بیماری‌های مرتبط با خواب نقش مهمی داشته باشد. از آن‌جایی که کاربران می‌توانند این لباس را در خانه بپوشند، می‌توانند تغییرات کیفیت خواب خود را ردیابی کرده و در صورت مشاهده‌ی علائم غیرطبیعی، با پزشک خود مشورت کنند.»
