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El dispositivo inalámbrico captura los datos del sueño sin utilizar cámaras ni sensores corporales

Crédito: CC0 Dominio público

Investigadores del MIT han desarrollado una forma inalámbrica y privada de monitorear las posturas de sueño de una persona, ya sea durmiendo boca arriba, boca abajo o de lado, usando señales de radio reflejadas desde un pequeño dispositivo montado en la pared de un dormitorio.

El dispositivo, llamado BodyCompass, es el primer sistema basado en radiofrecuencia listo para el hogar que proporciona datos precisos del sueño sin cámaras o sensores conectados al cuerpo, según Shichao Yue, quien presentará el sistema en una presentación en UbiComp 2020. conferencia el 15 de septiembre. El Ph.D. El estudiante ha utilizado la detección inalámbrica para estudiar las etapas del sueño y el insomnio durante varios años.

“Pensamos que la postura del sueño podría ser otra aplicación impactante de nuestro sistema” para el monitoreo médico, dice Yue, quien trabajó en el proyecto bajo la supervisión de la profesora Dina Katabi en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT. Los estudios muestran que dormir boca abajo aumenta el riesgo de muerte súbita en personas con epilepsia, señala, y la postura del sueño también podría usarse para medir la progresión de la enfermedad de Parkinson, ya que la condición le quita a una persona la capacidad de darse vuelta en la cama.

En el futuro, las personas también podrían usar BodyCompass para realizar un seguimiento de sus propios hábitos de sueño o para monitorear el sueño de los bebés, dice Yue: “Puede ser un dispositivo médico o un producto de consumo, según las necesidades”.

Otros autores del artículo de la conferencia, publicado en el Actas de la ACM sobre tecnologías interactivas, móviles, usables y ubicuas, incluyen a los estudiantes graduados Yuzhe Yang y Hao Wang, y al afiliado de Katabi Lab, Hariharan Rahul. Katabi es profesor Andrew y Erna Viterbi de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación en el MIT.

Reflexiones relajantes

BodyCompass funciona analizando el reflejo de las señales de radio cuando rebotan en los objetos de una habitación, incluido el cuerpo humano. Similar a un enrutador Wi-Fi conectado a la pared del dormitorio, el dispositivo envía y recopila estas señales a medida que regresan a través de múltiples rutas. Luego, los investigadores mapean los caminos de estas señales, trabajando hacia atrás a partir de los reflejos para determinar la postura del cuerpo.

Sin embargo, para que esto funcione, los científicos necesitaban una forma de averiguar cuál de las señales rebotaba en el cuerpo del durmiente y no en el colchón, la mesita de noche o un ventilador de techo. Yue y sus colegas se dieron cuenta de que su trabajo anterior para descifrar los patrones de respiración de las señales de radio podría resolver el problema.

Las señales que rebotan en el pecho y el vientre de una persona están moduladas únicamente por la respiración, concluyeron. Una vez que se identificó esa señal de respiración como una forma de “etiquetar” los reflejos provenientes del cuerpo, los investigadores pudieron analizar esos reflejos en comparación con la posición del dispositivo para determinar cómo estaba la persona acostada en la cama. (Si una persona estuviera acostada boca arriba, por ejemplo, las fuertes ondas de radio que rebotan en su pecho se dirigirían al techo y luego al dispositivo en la pared). “Identificar la respiración como codificación nos ayudó a separar las señales del cuerpo de reflejos ambientales, lo que nos permite rastrear dónde están los reflejos informativos”, dice Yue.

Los reflejos del cuerpo luego son analizados por una red neuronal personalizada para inferir cómo se inclina el cuerpo durante el sueño. Debido a que la red neuronal define las posturas para dormir de acuerdo con los ángulos, el dispositivo puede distinguir entre una persona que duerme sobre el lado derecho y otra que simplemente se ha inclinado ligeramente hacia la derecha. Este tipo de análisis detallado sería especialmente importante para los pacientes con epilepsia para quienes dormir en posición prona se correlaciona con una muerte súbita e inesperada, dice Yue.

BodyCompass tiene algunas ventajas sobre otras formas de monitorear la postura del sueño, como instalar cámaras en el dormitorio de una persona o conectar sensores directamente a la persona oa su cama. Los sensores pueden ser incómodos para dormir y las cámaras reducen la privacidad de una persona, señala Yue. “Dado que solo registraremos información esencial para detectar la postura del sueño, como la señal de respiración de una persona durante el sueño”, dice, “es casi imposible que alguien infiera otras actividades del usuario a partir de estos datos”.

Una brújula precisa

El equipo de investigación probó la precisión de BodyCompass en más de 200 horas de datos de sueño de 26 personas sanas que dormían en sus propias habitaciones. Al comienzo del estudio, los sujetos llevaban dos acelerómetros (sensores que detectan el movimiento) pegados al pecho y al estómago, para entrenar la red neuronal del dispositivo con datos “reales” sobre sus posturas para dormir.

BodyCompass fue más preciso (prediciendo la postura corporal correcta el 94 por ciento de las veces) cuando el dispositivo se entrenó con los datos de una semana. Los datos de entrenamiento de una noche arrojaron resultados precisos el 87 por ciento de las veces. BodyCompass pudo lograr una precisión del 84 por ciento con solo 16 minutos de datos recopilados, cuando se pidió a los durmientes que mantuvieran algunas posturas habituales para dormir frente al sensor inalámbrico.

Junto con la epilepsia y la enfermedad de Parkinson, BodyCompass podría resultar útil en el tratamiento de pacientes vulnerables a las úlceras de decúbito y la apnea del sueño, ya que ambas condiciones pueden aliviarse mediante cambios en la postura para dormir. Yue también tiene su propio interés: sufre migrañas que parecen verse afectadas por la forma en que duerme. “Duermo sobre mi lado derecho para evitar el dolor de cabeza al día siguiente”, dice, “pero no estoy seguro de si realmente existe alguna correlación entre la postura del sueño y las migrañas. Tal vez esto pueda ayudarme a averiguar si existe alguna relación”. “

Por ahora, BodyCompass es una herramienta de monitoreo, pero es posible que algún día se combine con una alerta que pueda incitar a los durmientes a cambiar su postura. “Los investigadores están trabajando en colchones que pueden girar lentamente a un paciente para evitar posiciones peligrosas para dormir”, dice Yue. “El trabajo futuro puede combinar nuestro detector de postura para dormir con colchones de este tipo para mover a un paciente con epilepsia a una posición más segura si es necesario”.


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