Zespół badaczy z Cambridge Graphene Centre stworzył nowatorskie rozwiązanie, które może zrewolucjonizować sposób, w jaki diagnozujemy i monitorujemy zaburzenia snu. Chodzi o inteligentną piżamę wyposażoną w superczułe czujniki grafenowe, zdolne do wychwytywania nawet minimalnych zmian napięcia materiału wokół szyi. Dzięki tym sensorom możliwe jest precyzyjne śledzenie oddechu, wykrywanie bezdechu sennego, chrapania, a nawet zgrzytania zębami — i to wszystko w warunkach domowych, bez konieczności hospitalizacji.
Projekt stanowi rozwinięcie wcześniejszych prac nad inteligentnymi tekstyliami wspierającymi osoby z zaburzeniami mowy. Teraz jednak zastosowanie technologii zostało rozszerzone na obszar snu — jednego z kluczowych filarów zdrowia publicznego. Wbudowane w kołnierz piżamy grafenowe tensometry działają bezprzewodowo i potrafią odróżniać sześć różnych wzorców oddechu. Wszystko to zasila system SleepNet — lekki model sztucznej inteligencji, który analizuje dane w czasie rzeczywistym, bez konieczności łączenia się z serwerami. Co ważne, urządzenie zostało zaprojektowane z myślą o codziennym komforcie: nie krępuje ruchów, jest odporne na zakłócenia mechaniczne podczas snu, a materiał można prać w zwykłej pralce.
– Okolica gardła jest bardzo ciekawym obszarem, który dostarcza licznych informacji. W ramach poprzedniego projektu opracowaliśmy czujnik wbudowany w inteligentny materiał, aby monitorować sygnały mowy, które są odróżniane od wzorców oddychania pod względem amplitudy i częstotliwości. Dzięki monitorowaniu sygnałów mowy możemy interpretować dane dotyczące pacjentów z zaburzeniami mowy, na przykład pacjentów po laryngektomii, czyli usunięciu krtani, lub z dyzartrią w następstwie wylewu. Jest to przykład tego, jak wiele informacji można uzyskać z tej okolicy ciała. Ultraczuły grafenowy czujnik tensometryczny może zarejestrować informacje przydatne do diagnostyki, rehabilitacji i leczenia – mówi agencji Newseria prof. Luigi Occhipinti, dyrektor ds. badań nad inteligentnymi urządzeniami elektronicznymi, biosystemami i AI na Wydziale Inżynierii w Cambridge Graphene Centre.
– Celem stworzenia systemu monitorowania wbudowanego w inteligentny materiał było umożliwienie pacjentom monitorowania swojego zdrowia w domu, w naturalnym środowisku. Dlatego opracowaliśmy technologię, która ma być wygodnym elementem odzieży do spania, a jednocześnie trwała i odporna na zakłócenia powstałe podczas snu. Na przykład urządzenie jest zaprojektowane tak, aby niwelować zakłócenia związane z obracaniem się podczas snu i inne wywołane ruchem – tłumaczy prof. Luigi Occhipinti.
Nowy standard higieny snu i przyszłość opieki zdrowotnej
Celem badaczy było stworzenie rozwiązania, które z jednej strony będzie medycznie precyzyjne, a z drugiej — wygodne i akceptowalne dla pacjentów. Standardowe badanie snu (polisomnografia) wymaga przebywania w specjalistycznej placówce, podpięcia do licznych czujników i często wiąże się ze stresem, który sam w sobie może zakłócać sen. Inteligentna piżama eliminuje ten problem – umożliwia analizę snu w naturalnym środowisku pacjenta, bez potrzeby rezygnacji z domowej rutyny.
– SleepNet umożliwia przetwarzanie danych i uczenie na podstawie danych osób zdrowych i tych, u których występują nieprawidłowości związane ze snem. Uzyskane informacje wykorzystuje do klasyfikacji sygnałów i dopasowuje określone cechy lub wzorce do konkretnych stanów – tłumaczy prof. Luigi Occhipinti. – Algorytm umożliwia również filtrowanie większości zakłóceń, aby sygnał mógł być wstępnie przetworzony za pośrednictwem sieci. Może także przekazać pozyskane dane z punktu szkolenia AI, aby można je było wykorzystać w odniesieniu do nowych pacjentów lub schorzeń i dostosować do nowych danych. Jest to „lekka” sieć AI, która umożliwia uruchamianie algorytmu na urządzeniach brzegowych, co oznacza, że złożoność obliczeniowa sieci jest ograniczona do minimum z zachowaniem bardzo dużej dokładności, aby możliwe było jej działanie w czasie rzeczywistym – dodaje.
Technologia ta została przetestowana na grupie osób zdrowych i chorych, osiągając imponującą skuteczność – rozpoznawanie wzorców snu z dokładnością sięgającą 98,6%. Co więcej, uczenie maszynowe pozwala systemowi stale się doskonalić, ucząc się na podstawie nowych danych i dopasowując do różnych zaburzeń. Naukowcy zapowiadają dalszy rozwój projektu — również pod kątem monitorowania innych funkcji fizjologicznych. Inteligentna piżama może się więc stać nie tylko wygodną formą diagnostyki snu, ale też przyszłościowym narzędziem domowej medycyny, w której technologia wspiera profilaktykę i poprawia jakość życia.
