Создано устройство, собирающее данные о сне без камер и датчиков тела
Logo
Cover

Исследователи Массачусетского технологического института разработали беспроводной способ отслеживания позы человека во сне с помощью отраженных радиосигналов от небольшого устройства, установленного на стене спальни или больничной палаты. Точность распознавания поз достигает 94%. Устройство может эффективно применяться в системах медицинского мониторинга, а также имеет потенциал выйти на рынок как потребительский гаджет.

Устройство под названием BodyCompass является первой радиочастотной системой, которая предоставляет точные данные о сне без камер или датчиков, прикрепленных к телу, сообщает TechXplore. «Мы полагаем, что отслеживание позы во сне может стать эффективным применением нашей системы для медицинского мониторинга», — заявила Шичао Юэ, которая работала над проектом под руководством профессора Дины Катаби в лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MTI.

Исследования показывают, что сон на животе увеличивает риск внезапной смерти у людей с эпилепсией, кроме того, по позе во сне можно измерять прогрессирование болезни Паркинсона, поскольку заболевание со временем лишает человека способности переворачиваться в постели.

Использовать BodyCompass можно не только в медицинских целях, но и чтобы отслеживать свои привычки сна или контролировать сон младенцев. «Это может быть либо медицинское устройство, либо потребительский продукт, в зависимости от потребностей», — говорит Юэ.

BodyCompass работает, анализируя отражение радиосигналов от предметов в комнате, в том числе от человеческого тела. Подобно маршрутизатору Wi-Fi, прикрепленному к стене спальни, устройство отправляет и собирает эти сигналы, когда они возвращаются под разными углами. Ключевой проблемой было выделение из общего потока обратных сигналов тех, что отражают позу спящего человека — отделение их от отражений от матраса, тумбочки или потолочного вентилятора.

Ученые пришли к выводу, что сигналы, которые отражаются от груди и живота человека, уникальным образом модулируются дыханием. Как только сигнал дыхания был идентифицирован как способ «пометить» отражения, исходящие от тела, исследователи смогли проанализировать общую картину и определить, как человек лежал в постели по отношению к сканирующему устройству.

Постепенно разработанное ПО, в основе которого обучаемая нейронная сеть, научилось отличать спящего человека на правом боку от просто лежащего на правом боку или человека, который лишь слегка наклонился вправо. По словам Юэ, подобный детальный анализ будет особенно важен для пациентов с эпилепсией, для которых сон в определенных положениях коррелирует с внезапной смертностью.

BodyCompass имеет очевидные преимущества перед другими способами наблюдения за состоянием сна, такими как установка камер в спальне человека или больничной палате или прикрепление датчиков непосредственно к человеку. С датчиками неудобно спать, а камеры снижают конфиденциальность.

Исследовательская группа проверила обучаемость и точность отслеживания BodyCompass на более чем 200 часах наблюдений за сном каждого из 26 здоровых людей, спавших в своих спальнях. В начале исследования испытуемые носили на груди и животе два акселерометра, чтобы обучить устройство идентифицировать позы сна на достоверных данных. Результаты оказались более чем убедительными. BodyCompass точно отслеживал позы в 94% случаев после обучения на данных за неделю. А тренировка на данных за одну ночь давала точность результата в 87%.

На данный момент BodyCompass — это инструмент мониторинга, но со временем он может быть интегрирован в системы изменения позы сна. «Исследователи работают над матрасами, которые могут медленно поворачивать пациента, чтобы избежать опасных положений во сне, — говорит Юэ. — Мы можем совместить наш детектор с такими матрасами, чтобы помогать пациентам с эпилепсией спать в безопасном положении».