Para peneliti telah mengembangkan ‘piyama pintar’ yang nyaman dan dapat dicuci yang dapat memantau gangguan tidur seperti sleep apnea di rumah, tanpa perlu tambalan lengket, peralatan yang rumit atau kunjungan ke klinik tidur spesialis.
Kami membutuhkan sesuatu yang nyaman dan mudah digunakan setiap malam, tetapi cukup akurat untuk memberikan informasi yang bermakna tentang kualitas tidur Luigi Occhipinti
Tim, yang dipimpin oleh University of Cambridge, mengembangkan sensor kain cetak yang dapat memantau pernapasan dengan mendeteksi gerakan kecil di kulit, bahkan ketika piyama dikenakan longgar di sekitar leher dan dada.
Sensor yang tertanam dalam piyama pintar dilatih menggunakan algoritma AI ‘ringan’ dan dapat mengidentifikasi enam negara tidur yang berbeda dengan akurasi 98,6%, sambil mengabaikan gerakan tidur biasa seperti melemparkan dan berputar. Sensor hemat energi hanya membutuhkan beberapa contoh pola tidur untuk berhasil mengidentifikasi perbedaan antara tidur reguler dan gangguan.
Para peneliti mengatakan bahwa piyama pintar mereka dapat bermanfaat bagi jutaan orang di Inggris yang berjuang dengan tidur yang tidak teratur untuk memantau tidur mereka, dan bagaimana hal itu dapat dipengaruhi oleh perubahan gaya hidup. Hasilnya dilaporkan di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional (PNA).
Tidur sangat penting untuk kesehatan manusia, namun lebih dari 60% orang dewasa mengalami kualitas tidur yang buruk, yang menyebabkan hilangnya antara 44 dan 54 hari kerja tahunan, dan perkiraan pengurangan satu persen dalam PDB global. Perilaku tidur seperti pernapasan mulut, apnea tidur dan mendengkur adalah kontributor utama untuk kualitas tidur yang buruk, dan dapat menyebabkan kondisi kronis seperti penyakit kardiovaskular, diabetes dan depresi.
“Tidur yang buruk memiliki efek besar pada kesehatan fisik dan mental kita, itulah sebabnya pemantauan tidur yang tepat sangat penting,” kata Profesor Luigi Occhipinti dari Cambridge Graphene Center, yang memimpin penelitian. “Namun, standar emas saat ini untuk pemantauan tidur, polisomnografi atau PSG, mahal, rumit dan tidak cocok untuk penggunaan jangka panjang di rumah.”
Perangkat rumahan yang lebih sederhana dari PSG, seperti tes tidur di rumah, biasanya fokus pada satu kondisi tunggal dan besar atau tidak nyaman. Perangkat yang dapat dipakai seperti jam tangan pintar, sementara lebih nyaman dipakai, hanya dapat menyimpulkan kualitas tidur, dan tidak efektif untuk memantau tidur yang tidak teratur secara akurat.
“Kami membutuhkan sesuatu yang nyaman dan mudah digunakan setiap malam, tetapi cukup akurat untuk memberikan informasi yang berarti tentang kualitas tidur,” kata Occhipinti.
Untuk mengembangkan piyama pintar, Occhipinti dan rekan -rekannya dibangun di atas pekerjaan mereka sebelumnya pada choker pintar untuk orang -orang dengan gangguan bicara. Tim merancang ulang sensor berbasis graphene untuk analisis napas selama tidur, dan membuat beberapa perbaikan desain untuk meningkatkan sensitivitas.
“Berkat perubahan desain yang kami buat, sensor dapat mendeteksi keadaan tidur yang berbeda, sambil mengabaikan lemparan dan berbalik secara teratur,” kata Occhinpinti. “Sensitivitas yang lebih baik juga berarti bahwa pakaian pintar tidak perlu dikenakan erat di sekitar leher, yang banyak orang akan merasa tidak nyaman. Selama sensor bersentuhan dengan kulit, mereka memberikan bacaan yang sangat akurat.”
Para peneliti merancang model pembelajaran mesin, yang disebut Sleepnet, yang menggunakan sinyal yang ditangkap oleh sensor untuk mengidentifikasi keadaan tidur termasuk pernapasan hidung, pernapasan mulut, mendengkur, penggilingan gigi, apnea tidur sentral (CSA), dan apnea tidur obstruktif (OSA). Sleepnet adalah jaringan AI ‘ringan’, yang mengurangi kompleksitas komputasi ke titik di mana ia dapat dijalankan pada perangkat portabel, tanpa perlu terhubung ke komputer atau server.
“Kami memangkas model AI ke titik di mana kami bisa mendapatkan biaya komputasi terendah dengan tingkat akurasi tertinggi,” kata Occhinpinti. “Dengan cara ini kami dapat menanamkan prosesor data utama dalam sensor secara langsung.”
Piyama pintar diuji pada pasien yang sehat dan mereka dengan sleep apnea, dan mampu mendeteksi berbagai keadaan tidur dengan akurasi 98,6%. Dengan merawat piyama pintar dengan langkah bertepung khusus, mereka dapat meningkatkan daya tahan sensor sehingga mereka dapat dijalankan melalui mesin cuci biasa.
Versi terbaru dari piyama pintar juga mampu transfer data nirkabel, yang berarti data tidur dapat ditransfer dengan aman ke smartphone atau komputer.
“Tidur sangat penting bagi kesehatan, dan pemantauan tidur yang andal dapat menjadi kunci dalam perawatan pencegahan,” kata Occhipinti. “Karena pakaian ini dapat digunakan di rumah, bukan di rumah sakit atau klinik, itu dapat mengingatkan pengguna untuk perubahan dalam tidur mereka bahwa mereka kemudian dapat mendiskusikan dengan dokter mereka. Perilaku tidur seperti nasal versus pernapasan mulut biasanya tidak diambil di Analisis tidur NHS, tetapi itu bisa menjadi indikator tidur yang tidak teratur. ”
Para peneliti berharap untuk menyesuaikan sensor untuk berbagai kondisi kesehatan atau penggunaan di rumah, seperti pemantauan bayi, dan telah berdiskusi dengan kelompok pasien yang berbeda. Mereka juga bekerja untuk meningkatkan daya tahan sensor untuk penggunaan jangka panjang.
Penelitian ini didukung sebagian oleh Uni Eropa Graphene Flagship, Haleon, dan Dewan Penelitian Ilmu Teknik dan Fisik (EPSRC), bagian dari penelitian dan inovasi Inggris (UKRI).
Referensi:
Chenyu Tang, Wentian Yi et al. ‘Pakaian pintar yang mendukung pembelajaran yang mendalam untuk pemantauan kondisi tidur yang akurat dan serbaguna dalam kehidupan sehari-hari.’ PNAS (2025). Doi: 10.1073/pnas.2420498122
