編譯：公子欣

睡眠是人類健康的重要組成部分，然而，超過60%的成年人睡眠質(zhì)量不佳。張口呼吸、睡眠呼吸暫停、打鼾等睡眠行為是導(dǎo)致睡眠質(zhì)量差的主要因素，還可能引發(fā)心血管疾病、糖尿病和抑郁癥等慢性疾病。因此，有效監(jiān)測和識別睡眠狀態(tài)對于現(xiàn)代健康管理至關(guān)重要。

日前，由劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊研發(fā)出一種舒適、可水洗的“智能睡衣”，無需使用粘性貼片和笨重設(shè)備，也無需前往專業(yè)睡眠診所，在家就能監(jiān)測睡眠呼吸暫停等睡眠障礙。研究團隊開發(fā)出一種印刷織物傳感器，即便睡衣寬松地穿在頸部和胸部，該傳感器也能通過檢測皮膚的微小運動來監(jiān)測呼吸。

嵌入智能睡衣的傳感器經(jīng)過“輕量級”人工智能算法進行訓(xùn)練，能以98.6%的準(zhǔn)確率識別6種不同的睡眠狀態(tài)，同時忽略翻身等正常睡眠動作。這種節(jié)能傳感器只需少量睡眠模式示例，就能成功識別正常睡眠和異常睡眠之間的差異。

研究人員表示，該智能睡衣可幫助飽受睡眠紊亂困擾的人監(jiān)測自身睡眠，并了解生活方式變化對睡眠的影響。研究發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

研究領(lǐng)導(dǎo)者、劍橋石墨烯中心教授Luigi Occhipinti表示，睡眠質(zhì)量差對身心健康影響巨大，因此進行適當(dāng)?shù)乃弑O(jiān)測至關(guān)重要。然而，目前睡眠監(jiān)測的黃金標(biāo)準(zhǔn)——多導(dǎo)睡眠監(jiān)測（PSG）既昂貴又復(fù)雜，不適合在家中長期使用。比PSG更簡單的家用設(shè)備，如家庭睡眠測試，通常只針對單一病癥，且體積龐大或佩戴不舒服；而智能手表等可穿戴設(shè)備，雖然佩戴更舒適，但只能推斷睡眠質(zhì)量，無法有效準(zhǔn)確監(jiān)測睡眠障礙。

Occhipinti說：“我們需要一種每晚都能舒適、輕松使用，同時又足夠準(zhǔn)確的產(chǎn)品，能提供有關(guān)睡眠質(zhì)量的有意義的信息。”

用于多功能睡眠行為監(jiān)測的智能睡衣系統(tǒng)概述為了開發(fā)智能睡衣，Occhipinti和同事們在他們早期為有語言障礙的人設(shè)計智能項圈的基礎(chǔ)上進行了研究。團隊重新設(shè)計了基于石墨烯的傳感器，用于睡眠時的呼吸分析，并進行了幾項設(shè)計改進以提高靈敏度?！暗靡嬗谖覀兊脑O(shè)計改進，傳感器能夠檢測到不同的睡眠狀態(tài)，同時忽略正常的翻身動作。”靈敏度的提高也意味著智能睡衣無需緊貼頸部，只要傳感器與皮膚接觸，就能提供高度準(zhǔn)確的讀數(shù)?！?/p>

睡眠條件識別模型

研究人員設(shè)計了一種名為SleepNet的機器學(xué)習(xí)模型，它利用傳感器捕獲的信號來識別睡眠狀態(tài)，包括鼻呼吸、口呼吸、打鼾、磨牙、中樞性睡眠呼吸暫停和阻塞性睡眠呼吸暫停。SleepNet是一個“輕量級”人工智能網(wǎng)絡(luò)，將計算復(fù)雜性降低到可以在便攜式設(shè)備上運行的程度，而無需連接計算機或服務(wù)器。

Occhipinti說：“我們對人工智能模型進行了精簡，使其在達(dá)到最高準(zhǔn)確率的同時實現(xiàn)最低計算成本。這樣一來，我們就能將主要的數(shù)據(jù)處理器直接嵌入傳感器中?！毖芯咳藛T將智能睡衣在健康人和睡眠呼吸暫停患者身上進行了測試，能夠以98.6%的準(zhǔn)確率檢測一系列睡眠狀態(tài)。通過對智能睡衣進行特殊的上漿處理，研究人員提高了傳感器的耐用性，使其能夠用普通洗衣機清洗。最新版本的智能睡衣還具有無線數(shù)據(jù)傳輸功能，可以將睡眠數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)街悄苁謾C或電腦上。

設(shè)備的特性

睡眠對健康至關(guān)重要，可靠的睡眠監(jiān)測是預(yù)防保健的關(guān)鍵。Occhipinti指出，這種智能衣服可以在家使用，它能提醒用戶注意自身睡眠變化，然后與醫(yī)生討論。在醫(yī)療服務(wù)體系的睡眠分析中，通常不會關(guān)注鼻呼吸和口呼吸等睡眠行為，但這可能是睡眠障礙的一個指標(biāo)。

研究人員希望這種傳感器能適應(yīng)各種健康狀況或家庭用途，例如嬰兒監(jiān)護。他們還在努力提升傳感器的耐用性，以便長期使用。

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