智能睡衣带来舒适的睡眠监测

剑桥大学的研究人员开发出了可机洗的智能服装，用于在家庭环境中监测睡眠呼吸暂停等睡眠障碍。该系统无需粘贴贴片、笨重的设备或到睡眠诊所就诊。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

智能睡衣 “的插图和照片。图片来源：Luigi Occhipinti

研究团队开发的印花织物传感器能够检测皮肤的细微运动，从而监测呼吸，即使睡衣松松垮垮地围着脖子和胸部。

使用轻量级人工智能算法对集成传感器进行训练，使智能睡衣能够识别六种不同的睡眠状态，准确率高达 98.6%，同时还能过滤掉翻身和折腾等常规动作。这种高能效传感器只需要几个睡眠模式示例就能区分正常睡眠和失调睡眠。

研究人员认为，智能睡衣可以帮助睡眠障碍患者监测睡眠模式，评估调整生活方式的效果。

睡眠对整体健康至关重要，但超过 60% 的成年人睡眠质量不佳，导致每年损失 44-54 个工作日，全球 GDP 估计下降 1%。导致睡眠障碍的常见原因包括口呼吸、睡眠呼吸暂停和打鼾，这也与抑郁症、糖尿病和心血管疾病等慢性疾病有关。

睡眠不佳会对我们的身心健康造成巨大影响，因此适当的睡眠监测至关重要。然而，目前睡眠监测的黄金标准多导睡眠图（PSG）既昂贵又复杂，而且不适合在家中长期使用。

Luigi Occhipinti，剑桥大学剑桥石墨烯中心教授兼研究负责人

比多导睡眠监测仪（PSG）更简单的家用睡眠监测设备通常只针对一种情况，而且通常体积较大或不舒适。虽然智能手表和其他可穿戴技术提供了更大的舒适度，但它们在检测睡眠障碍方面的准确性有限，而且主要是估计睡眠质量，而不是直接测量睡眠质量。

我们需要一种既舒适又便于每晚使用，同时还能准确提供有意义的睡眠质量信息的产品。

Luigi Occhipinti，剑桥大学剑桥石墨烯中心教授兼研究负责人

Occhipinti 及其同事在之前为有语言障碍的人设计的智能吊坠的基础上，开发出了智能睡衣。研究小组重新设计了基于石墨烯的传感器，以提高睡眠呼吸分析的灵敏度。

“由于我们对设计进行了改动，传感器能够检测到不同的睡眠状态，同时忽略常规的辗转反侧。灵敏度的提高还意味着智能服装不需要紧紧地戴在脖子上，因为很多人会觉得不舒服。只要传感器与皮肤接触，它们就能提供高度精确的读数，”奥克钦平蒂说。

研究人员开发了一个名为 “SleepNet ”的机器学习模型，它可以根据传感器记录的信号对各种睡眠状态进行分类，包括阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）、中枢性睡眠呼吸暂停（CSA）、打鼾、磨牙、鼻呼吸和口呼吸。SleepNet 是一种轻量级人工智能网络，可在便携式设备上运行，无需连接计算机或服务器，从而降低了计算复杂度。

“我们对人工智能模型进行了修剪，以达到计算成本最低、精确度最高的目的。这样，我们就能将主要数据处理器直接嵌入传感器中，”Occhinpinti 说。

在对健康人和睡眠呼吸暂停患者进行测试时，智能睡衣在识别各种睡眠状态方面的准确率达到了 98.6%。研究人员通过采用专门的上浆步骤提高了传感器的耐用性，使智能睡衣能够经受机洗。

最新版的智能睡衣具有无线数据传输功能，可将睡眠数据安全地传输到电脑或智能手机上。

“睡眠对健康非常重要，可靠的睡眠监测是预防保健的关键。由于这种睡衣可以在家里使用，而不是在医院或诊所，因此它可以提醒用户注意睡眠变化，然后与医生讨论。Occhipinti说：”鼻腔呼吸与口腔呼吸等睡眠行为通常不会在国家卫生系统的睡眠分析中发现，但这可能是睡眠紊乱的一个指标。

研究人员与病人团体进行了接触，并计划将传感器应用于更多的医疗条件和家庭应用，如婴儿监护。此外，他们还在努力提高传感器的使用寿命，以延长其使用时间。

这项研究得到了欧盟石墨烯旗舰项目Haleon和英国研究与创新委员会（UKRI）下属工程与物理科学研究理事会（EPSRC）的部分资助。

期刊参考：

Tamg, C., et al. (2025) A deep learning–enabled smart garment for accurate and versatile monitoring of sleep conditions in daily life. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2420498122