Gli scienziati si aspettano che in futuro, indumenti elettronicamente attivi contenenti discreti, dispositivi portatili per il monitoraggio della frequenza cardiaca e del ritmo respiratorio durante il sonno, Per esempio, risulterà clinicamente utile nell'assistenza sanitaria. Ora i ricercatori dell'Università del Massachusetts Amherst hanno sviluppato tessuti sensoriali fisiologici che possono essere tessuti o cuciti in indumenti da notte che hanno soprannominato "figiama".

Studenti laureati Ali Kiaghadi e S. Zohreh Homayounfar, con i loro professori Trisha L. Andrew, un chimico dei materiali, e informatico Deepak Ganesan, presenteranno i loro indumenti da notte per il monitoraggio della salute alla conferenza Ubicomp 2019 questa settimana a Londra, Regno Unito Un documento che descrive in dettaglio il lavoro è stato scelto per la pubblicazione negli Atti dell'ACM su Interactive, Mobile, Tecnologie indossabili e onnipresenti (IMWUT).

Come spiega Andrea, "La sfida che abbiamo affrontato è stata come ottenere segnali utili senza modificare l'estetica o la sensazione al tatto del tessuto. In generale, le persone presumono che i tessuti intelligenti si riferiscano a indumenti ben indossati che hanno vari sensori incorporati per misurare i segnali fisiologici e fisici, ma questa non è chiaramente una soluzione per l'abbigliamento di tutti i giorni e, in particolare, indumenti da notte."

Ganesan aggiunge, "La nostra intuizione è stata che anche se gli indumenti da notte sono indossati in modo largo, ci sono diverse parti di tale tessuto che vengono premute contro il corpo a causa della nostra postura e del contatto con le superfici esterne. Ciò include la pressione esercitata dal busto contro una sedia o un letto, pressione quando il braccio riposa sul lato del corpo durante il sonno, e una leggera pressione di una coperta sugli indumenti da notte."

"Tali regioni sotto pressione del tessuto sono potenziali luoghi in cui possiamo misurare i movimenti balistici causati dai battiti cardiaci e dalla respirazione, " lui spiega, "e questi possono essere usati per estrarre variabili fisiologiche". La difficoltà è che questi segnali possono essere individualmente inaffidabili, soprattutto in abiti larghi, ma i segnali di molti sensori posizionati in diverse parti del corpo possono essere combinati in modo intelligente per ottenere una lettura composita più accurata.

Andrea, Ganesan e colleghi spiegano che il loro team ha dovuto elaborare diverse nuove idee per trasformare la loro visione in realtà. Si sono resi conto che non esiste un metodo esistente basato sul tessuto per rilevare cambiamenti continui e dinamici nella pressione, soprattutto dati i piccoli segnali che avevano bisogno di misurare. Così hanno progettato un nuovo sensore di pressione basato su tessuto e l'hanno combinato con un sensore triboelettrico, uno attivato da un cambiamento nel contatto fisico, per sviluppare una suite di sensori distribuita che potrebbe essere integrata in abiti larghi come i pigiami. Hanno anche sviluppato l'analisi dei dati per fondere i segnali da molti punti che hanno tenuto conto della qualità del segnale proveniente da ciascuna posizione.

Gli autori riferiscono che questa combinazione ha permesso loro di rilevare segnali fisiologici in molte posizioni diverse. Hanno eseguito più studi sugli utenti in ambienti sia controllati che naturali e hanno dimostrato di poter estrarre i picchi del battito cardiaco con elevata precisione, frequenza respiratoria con errore inferiore a un battito al minuto, e prevedere perfettamente la postura del sonno.

"Ci aspettiamo che questi progressi possano essere particolarmente utili per il monitoraggio dei pazienti anziani, molti dei quali soffrono di disturbi del sonno, " dice Andrew. "I wearable della generazione attuale, come gli smartwatch, non sono l'ideale per questa popolazione poiché le persone anziane spesso dimenticano di indossare costantemente o sono resistenti all'uso di dispositivi aggiuntivi, mentre gli indumenti da notte sono già una parte normale della loro vita quotidiana. Più di quello, il tuo orologio non può dirti in quale posizione dormi, e se la postura del sonno influisce sulla qualità del sonno; il nostro Phyjama può."

Questo lavoro è stato rafforzato dall'affiliazione di Ganesan e Andrew con l'Istituto di scienze della vita applicate di UMass Amherst (IALS), che si concentra sulla traduzione della ricerca scientifica in prodotti che migliorano la salute umana. Il direttore Peter Reinhart di IALS afferma:"È entusiasmante vedere la prossima generazione di tecnologia indossabile che non richiede alcuno sforzo e affronta direttamente il problema del comfort e della discrezione. I dati generati dai sensori basati su tessuto hanno il potenziale per migliorare la salute e il benessere, e potrebbe eventualmente contribuire alla diagnosi precoce di molteplici disturbi".