Φανταστείτε να ξαπλώνετε κάθε βράδυ φορώντας ένα ζευγάρι άνετες πιτζάμες, που εκτός από ζεστούς κατά τη διάρκεια του ύπνου, θα μπορούσαν και να βελτιώσουν και την ποιότητά του. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Cambridge το έκαναν πράξη: δημιουργήσαν τις «έξυπνες» πιτζάμες που παρακολουθούν τις διαταραχές του ύπνου, όπως η υπνική άπνοια, χωρίς την ανάγκη για αυτοκόλλητα επιθέματα, ογκώδες εξοπλισμό ή επίσκεψη σε εξειδικευμένη κλινική ύπνου.
Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε τυπωμένους αισθητήρες από ύφασμα, για να παρακολουθούν την αναπνοή ανιχνεύοντας μικροσκοπικές κινήσεις στο δέρμα, ακόμη και όταν οι πιτζάμες φοριούνται χαλαρά γύρω από το λαιμό και το στήθος. Οι αισθητήρες που είναι ενσωματωμένοι στις έξυπνες πιτζάμες εκπαιδεύτηκαν χρησιμοποιώντας έναν απλό αλγόριθμο τεχνητής νοημοσύνης. Το αποτέλεσμα; Μπορούν να αναγνωρίσουν έξι διαφορετικές καταστάσεις ύπνου με ακρίβεια 98,6%, ενώ αγνοούν τις συνήθεις κινήσεις του ύπνου, όπως το στριφογύρισμα. Όχι μόνο αυτό, αλλά οι αισθητήρες χρειάζονται μόνο λίγα παραδείγματα προτύπων ύπνου για να εντοπίσουν με επιτυχία τη διαφορά μεταξύ κανονικού και διαταραγμένου ύπνου.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι έξυπνες πιτζάμες θα μπορούσαν να σώσουν τον ύπνο εκατομμύρια των ανθρώπων στο Ηνωμένο Βασίλειο που παλεύουν με διαταραχές ύπνου, παρακολουθώντας πώς η ποιότητά του επηρεάζεται από αλλαγές στον τρόπο ζωής. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Ο κακός ύπνος έχει τεράστιες επιπτώσεις στη σωματική και ψυχική μας υγεία, γι’ αυτό και η σωστή παρακολούθηση του ύπνου θεωρείται ζωτικής σημασίας», δήλωσε ο καθηγητής Δρ. Luigi Occhipinti από το Cambridge Graphene Center, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας. «Ωστόσο, το σημερινό χρυσό πρότυπο για την παρακολούθηση του ύπνου, η πολυυπνογραφία (PSG) ή πιο απλά η μελέτη ύπνου, είναι μια ακριβή περίπλοκη διαδικασία και δεν ενδείκνυται για μακροχρόνια χρήση στο σπίτι» σημειώνει.
Με την υποστήριξη της τεχνητής νοημοσύνης
Για να δημιουργήσουν τις έξυπνες πιτζάμες, ο Δρ. Occhipinti και οι συνεργάτες του βασίστηκαν σε προηγούμενη εργασία τους πάνω σε ένα έξυπνο κολάρο για άτομα με προβλήματα ομιλίας. Η επιστημονική ομάδα επανασχεδίασε τους αισθητήρες με βάση το γραφένιο για την ανάλυση της αναπνοής κατά τη διάρκεια του ύπνου και έκανε αρκετές σχεδιαστικές βελτιώσεις για να αυξήσει την ευαισθησία.
«Χάρη στις σχεδιαστικές αλλαγές που κάναμε, οι αισθητήρες είναι σε θέση να ανιχνεύουν διαφορετικές καταστάσεις ύπνου, ενώ αγνοούν το στριφογύρισμα κατά τη διάρκεια του ύπνου», δήλωσε ο Δρ. Occhinpinti. «Η βελτιωμένη ευαισθησία σημαίνει επίσης ότι το έξυπνο ένδυμα δεν χρειάζεται να φοριέται σφιχτά γύρω από το λαιμό, κάτι που πολλοί άνθρωποι θα έβρισκαν άβολο. Εφόσον οι αισθητήρες βρίσκονται σε επαφή με το δέρμα, παρέχουν εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις» συμπληρώνει.
Για την ανάλυση των δεδομένων, οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης, που ονομάζεται SleepNet, το οποίο χρησιμοποιεί τα σήματα που συλλαμβάνονται από τους αισθητήρες για να αναγνωρίζει καταστάσεις ύπνου, όπως ρινική αναπνοή, αναπνοή από το στόμα, ροχαλητό, τρίξιμο των δοντιών, κεντρική άπνοια ύπνου και υπνική άπνοια. Πρόκειται για ένα «ελαφρύ» δίκτυο τεχνητής νοημοσύνης, το οποίο μειώνει την υπολογιστική πολυπλοκότητα σε σημείο που να μπορεί να εκτελεστεί σε φορητές συσκευές, χωρίς την ανάγκη σύνδεσης με υπολογιστές ή διακομιστές.
Σχετικά με την ανάπτυξη του μοντέλου, ο Δρ. Occhinpinti δήλωσε: «Προσαρμόσαμε το μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης στο σημείο όπου θα μπορούσαμε να επιτύχουμε το χαμηλότερο υπολογιστικό κόστος με τον υψηλότερο βαθμό ακρίβειας. Με αυτόν τον τρόπο είμαστε σε θέση να ενσωματώσουμε τους κύριους επεξεργαστές δεδομένων απευθείας στους αισθητήρες».
Από το εργαστήριο στην πράξη
Στη συνέχεια, οι πιτζάμες δοκιμάστηκαν σε υγιείς ασθενείς και σε ασθενείς με υπνική άπνοια και, όπως διαπιστώθηκε, ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν μια σειρά καταστάσεων ύπνου με ακρίβεια 98,6%. Ενισχύοντας τα ενδύματα με μια ειδική στρώση, οι ερευνητές κατάφεραν να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα των αισθητήρων, έτσι ώστε να μπορέσουν να πλυθούν στο πλυντήριο. Επιπλέον, η πιο πρόσφατη έκδοση των έξυπνων πιτζαμών ήταν επίσης ικανή για ασύρματη μεταφορά δεδομένων, διευκολύνοντας την αποστολή σε ένα smartphone ή έναν υπολογιστή με ασφάλεια.
«Δεδομένου ότι αυτό το ένδυμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σπίτι και όχι σε νοσοκομείο ή κλινική, θα μπορούσε να ειδοποιήσει τους χρήστες για αλλαγές στον ύπνο τους, τις οποίες μπορούν στη συνέχεια να συζητήσουν με τον γιατρό τους. Συμπεριφορές ύπνου, όπως η ρινική έναντι της στοματικής αναπνοής, συνήθως δεν εντοπίζονται σε μια ανάλυση ύπνου του NHS, αλλά θα μπορούσε να αποτελεί ένδειξη διαταραγμένου ύπνου» κατέληξε ο Δρ. Occhinpinti.
Δυσκολεύεστε να κοιμηθείτε; Διπλάσιος ο κίνδυνος αυτής της αναπνευστικής πάθησης
Ροχαλητό: Πόσο επικίνδυνο είναι – Το σύμπτωμα που πρέπει να μας ανησυχήσει
