马萨诸塞州阿默斯特 - 科学家们预计，在未来，电子活动服装包含不显眼的便携式设备，用于监测睡眠期间的心率和呼吸节律，将证明在临床上对医疗保健有用。现在，马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员开发出了生理感应纺织品，这些纺织品可以被编织或缝合成睡眠服装，他们将其称为“植物”。

研究生Ali Kiaghadi和S. Zohreh Homayounfar及其教授Trisha L. Andrew，一位材料化学家和计算机科学家Deepak Ganesan将于本周在英国伦敦举行的Ubicomp 2019年会议上介绍他们的健康监测睡衣。已经选择在ACM交互式，移动，可穿戴和普适技术(IMWUT)的会议录中发表作品。

正如安德鲁所解释的那样，“我们面临的挑战是如何在不改变纺织品的美感或感觉的情况下获得有用的信号。通常，人们认为智能纺织品指的是紧身衣服，其中嵌入了各种传感器，用于测量生理和物理信号，但这显然不是日常服装，尤其是睡衣的解决方案。“

Ganesan补充说：“我们的见解是，即使睡衣穿得松散，但由于我们的姿势和与外表面的接触，这种纺织品的几个部分会压在身体上。这包括躯干对椅子施加的压力或床，睡觉时手臂靠在身体一侧的压力，以及睡衣上毯子的轻微压力。“

“纺织品的这些受压区域是我们可以测量由心跳和呼吸引起的弹道运动的潜在位置，”他解释说，“这些可以用来提取生理变量。”困难在于这些信号可能是单独不可靠的，特别是在宽松的衣服中，但是来自身体不同部位的许多传感器的信号可以智能地组合以获得更准确的复合读数。

Andrew，Ganesan及其同事解释说，他们的团队必须提出几个新的想法，以使他们的愿景成为现实。他们意识到没有现有的基于结构的方法来检测压力的连续和动态变化，特别是考虑到他们需要测量的小信号。因此，他们设计了一种新的基于织物的压力传感器，并将其与摩擦电传感器相结合 - 一种由物理接触变化激活的传感器 - 开发出一种分布式传感器套件，可以集成到宽松的衣服中，如睡衣。他们还开发了数据分析来融合来自许多点的信号，这些信号考虑了来自每个位置的信号质量。

作者报告说，这种组合使他们能够检测出许多不同姿势的生理信号。他们在受控和自然环境中进行了多项用户研究，结果显示他们可以高精度地提取心跳峰值，呼吸率低于每分钟一次误差，并完美预测睡眠姿势。

“我们希望这些进步对于监测老年患者特别有用，其中许多患有睡眠障碍，”安德鲁说。“当前一代可穿戴设备，如智能手表，并不适合这个人群，因为老年人经常忘记一直穿着或耐穿其他设备，而睡衣已经成为他们日常生活的正常部分。更重要的是，你的手表可以'告诉你你睡在哪个位置，以及你的睡眠姿势是否影响你的睡眠质量;我们的Phyjama可以。“

这项工作得到了Ganesan和Andrew与UMass Amherst应用生命科学研究所(IALS)的联系，该研究所的重点是将生命科学研究转化为改善人类健康的产品。IALS的董事Peter Reinhart说：“令人兴奋的是，看到下一代可穿戴技术是零努力，正面解决舒适性和不引人注目的问题。基于织物的传感器产生的数据有可能改善健康状况 - 可能有助于早期诊断多种疾病。“