Luigi Occhipinti

A equipe, liderada pela Universidade de Cambridge, desenvolveu sensores de tecido impresso que podem monitorar a respiração detectando pequenos movimentos na pele, mesmo quando o pijama é usado frouxamente no pescoço e no peito.

Os sensores incorporados nos pijamas inteligentes foram treinados usando um algoritmo de IA 'leve' e podem identificar seis estados de sono diferentes com 98,6% de precisão, ignorando movimentos regulares do sono, como se virar e se revirar. Os sensores de eficiência energética exigem apenas um punhado de exemplos de padrões de sono para identificar com sucesso a diferença entre sono regular e desordenado.

Os pesquisadores dizem que seus pijamas inteligentes podem ser úteis para milhões de pessoas no Reino Unido que lutam contra distúrbios do sono para monitorar seu sono e como ele pode ser afetado por mudanças no estilo de vida. Os resultados são relatados no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

O sono é vital para a saúde humana, mas mais de 60% dos adultos têm má qualidade de sono, o que leva à perda de 44 a 54 dias úteis anuais e a uma redução estimada de um por cento no PIB global. Comportamentos de sono como respiração pela boca, apneia do sono e ronco são os principais contribuintes para a má qualidade do sono e podem levar a condições crônicas como doenças cardiovasculares, diabetes e depressão.

“O sono ruim tem efeitos enormes em nossa saúde física e mental, e é por isso que o monitoramento adequado do sono é vital”, disse o professor Luigi Occhipinti do Cambridge Graphene Centre, que liderou a pesquisa. “No entanto, o padrão ouro atual para monitoramento do sono, polissonografia ou PSG, é caro, complicado e não é adequado para uso em longo prazo em casa.”

Dispositivos domésticos que são mais simples do que o PSG, como testes de sono em casa, geralmente focam em uma única condição e são volumosos ou desconfortáveis. Dispositivos vestíveis como smartwatches, embora mais confortáveis de usar, podem apenas inferir a qualidade do sono e não são eficazes para monitorar com precisão o sono desordenado.

“Precisamos de algo que seja confortável e fácil de usar todas as noites, mas que seja preciso o suficiente para fornecer informações significativas sobre a qualidade do sono”, disse Occhipinti.

Para desenvolver o pijama inteligente, Occhipinti e seus colegas se basearam em seu trabalho anterior em uma gargantilha inteligente para pessoas com deficiências de fala. A equipe redesenhou os sensores baseados em grafeno para análise da respiração durante o sono e fez várias melhorias de design para aumentar a sensibilidade.

“Graças às mudanças de design que fizemos, os sensores são capazes de detectar diferentes estados de sono, ignorando movimentos e reviravoltas regulares”, disse Occhinpinti. “A sensibilidade melhorada também significa que a vestimenta inteligente não precisa ser usada apertada em volta do pescoço, o que muitas pessoas achariam desconfortável. Enquanto os sensores estiverem em contato com a pele, eles fornecem leituras altamente precisas.”

Os pesquisadores projetaram um modelo de aprendizado de máquina, chamado SleepNet, que usa os sinais capturados pelos sensores para identificar estados de sono, incluindo respiração nasal, respiração bucal, ronco, ranger de dentes, apneia central do sono (CSA) e apneia obstrutiva do sono (OSA). SleepNet é uma rede de IA 'leve', que reduz a complexidade computacional a ponto de poder ser executada em dispositivos portáteis, sem a necessidade de conexão a computadores ou servidores.

“Nós podamos o modelo de IA até o ponto em que poderíamos obter o menor custo computacional com o maior grau de precisão”, disse Occhinpinti. “Dessa forma, somos capazes de incorporar os principais processadores de dados nos sensores diretamente.”

Os pijamas inteligentes foram testados em pacientes saudáveis e aqueles com apneia do sono, e foram capazes de detectar uma gama de estados de sono com uma precisão de 98,6%. Ao tratar os pijamas inteligentes com uma etapa especial de engomagem, eles foram capazes de melhorar a durabilidade dos sensores para que pudessem ser lavados em uma máquina de lavar comum.

A versão mais recente dos pijamas inteligentes também é capaz de transferência de dados sem fio, o que significa que os dados do sono podem ser transferidos com segurança para um smartphone ou computador.

“O sono é muito importante para a saúde, e o monitoramento confiável do sono pode ser essencial no tratamento preventivo”, disse Occhipinti. “Como essa vestimenta pode ser usada em casa, em vez de em um hospital ou clínica, ela pode alertar os usuários sobre mudanças no sono, que eles podem discutir com o médico. Comportamentos de sono como respiração nasal versus respiração bucal não são normalmente detectados em uma análise do sono do NHS, mas podem ser um indicador de sono desordenado.”

Os pesquisadores esperam adaptar os sensores para uma série de condições de saúde ou usos domésticos, como monitoramento de bebês, e têm conversado com diferentes grupos de pacientes. Eles também estão trabalhando para melhorar a durabilidade dos sensores para uso a longo prazo.

A pesquisa foi apoiada em parte pelo EU Graphene Flagship, Haleon, e pelo Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), parte do UK Research and Innovation (UKRI).

Referência:

Chenyu Tang, Wentian Yi et al. ' Uma vestimenta inteligente habilitada para aprendizado profundo para monitoramento preciso e versátil das condições de sono na vida diária .' PNAS (2025). DOI: 10.1073/pnas.2420498122