Cercetătorii au dezvoltat o față de pernă care folosește senzori integrați în materialul textil pentru a măsura ritmul cardiac, respirația, mișcările corpului și chiar poziția în care doarme o persoană.
PillowSense este un sistem experimental integrat într-o față de pernă, care poate monitoriza mai multe semnale fiziologice în timpul somnului.
Tehnologia măsoară ritmul cardiac, frecvența respiratorie, mișcările corpului și identifică șapte poziții de somn.
În peste 151 de nopți de testare la domiciliu, sistemul a identificat pozițiile de somn cu un scor F1 de 88%.
Dispozitivul este încă un prototip de cercetare și nu poate fi folosit pentru diagnosticarea tulburărilor de somn.
Cercetătorii de la Columbia Engineering au dezvoltat PillowSense, un sistem de monitorizare a somnului bazat pe senzori flexibili integrați în țesătura unei fețe de pernă. Spre deosebire de ceasurile inteligente, brățările de fitness sau alte dispozitive purtabile, acesta nu trebuie fixat pe corp. Măsurătorile sunt realizate prin contactul natural dintre gât și pernă.
Proiectul a fost coordonat de Xia Zhou, profesor asociat în cadrul departamentului de informatică de la Columbia Engineering, în colaborare cu specialiști în informatică, inginerie și sănătatea somnului.
Sistemul este prezentat în lucrarea științifică „My Pillow Knows My Sleep: Sleep Monitoring with Computational Fabrics in the Pillowcase” și a primit premiul Distinguished Paper Award la conferința UbiComp '26, organizată în octombrie 2026.
Unul dintre rezultatele importante ale cercetării este că o față de pernă ar putea colecta informații despre somn fără să schimbe rutina persoanei care o folosește. Practic, utilizatorul nu trebuie să își amintească să își pună un dispozitiv înainte de culcare și nici să suporte senzația unui ceas sau a unei brățări în timpul nopții.
Monitorizarea pulsului și a respirației poate oferi informații despre activitatea organismului în timpul somnului. Totuși, aceste măsurători nu spun întotdeauna întreaga poveste. Poziția corpului este un alt element important, deoarece poate influența respirația și confortul în timpul nopții.
De asemenea, schimbările de poziție oferă indicii despre comportamentul persoanei în timpul somnului, informații care nu pot fi obținute doar prin urmărirea ritmului cardiac sau a respirației.
„Aceasta oferă contextul fizic care face ca măsurătorile fiziologice, precum ritmul cardiac sau respirația, să fie mai semnificative”, a explicat Xia Zhou.
Prin urmare, PillowSense încearcă să combine mai multe tipuri de informații, astfel încât monitorizarea să nu se limiteze la o singură valoare. Cercetătorii urmăresc atât semnalele fiziologice, cât și modul în care corpul se mișcă și se poziționează pe parcursul nopții.
La baza tehnologiei se află o țesătură conductivă cusută în fața de pernă. Aceasta funcționează ca un electrod și poate detecta semnale electrice foarte slabe produse de activitatea organismului.
Fiecare bătaie a inimii și fiecare contracție musculară generează astfel de semnale, care pot fi detectate la suprafața pielii. În cazul PillowSense, senzorii intră în contact cu zona gâtului, iar componentele electronice măsoară diferențele foarte mici de tensiune dintre aceștia.
Ulterior, sistemul separă semnalele provenite de la inimă de cele asociate activității mușchilor gâtului. Pe baza lor, poate estima frecvența cardiacă și respiratorie și poate identifica tipare care corespund diferitelor poziții de somn.
O observație neașteptată a extins posibilitățile acestei tehnologii. Cercetătorii au constatat că activitatea mușchilor gâtului poate oferi indicii chiar și despre poziția picioarelor, inclusiv dacă acestea sunt îndoite.
Descoperirea a deschis posibilitatea identificării unor poziții de somn mai detaliate, deși senzorii sunt amplasați într-o singură zonă a corpului.
„Acest lucru a deschis posibilitatea recunoașterii unor posturi de somn mai detaliate folosind senzori integrați într-o față de pernă”, a declarat dr. Qijia Shao, autorul principal al studiului, fost doctorand al lui Zhou și în prezent profesor asistent la Universitatea de Știință și Tehnologie din Hong Kong.
Pentru a verifica dacă sistemul funcționează și în condiții obișnuite, cercetătorii l-au testat la domiciliul participanților, pe parcursul a peste 151 de nopți.
Testarea în afara laboratorului a fost importantă deoarece somnul natural presupune numeroase schimbări pe care un sistem de monitorizare trebuie să le gestioneze. De exemplu, atunci când o persoană își schimbă poziția, contactul dintre gât și pernă se modifică. În plus, caracteristicile pielii și părul pot influența calitatea semnalelor captate de senzori.
Pentru a depăși aceste dificultăți, echipa a dezvoltat metode de procesare a semnalelor și de învățare automată. Acestea permit sistemului să interpreteze informațiile primite chiar și atunci când condițiile de contact nu sunt identice pe tot parcursul nopții.
Rezultatele au arătat că PillowSense a putut distinge șapte poziții de somn, obținând un scor F1 de 88%. Acest indicator este folosit pentru a evalua performanța unui sistem de clasificare și reflectă echilibrul dintre precizie și capacitatea de identificare a situațiilor urmărite.
Cercetătorii au observat și că, în cazul participanților sănătoși incluși în studiu, schimbările de poziție au fost relativ rare. Acest aspect a avut și o implicație tehnică: sistemul folosește mai multă putere de calcul atunci când detectează o mișcare și trebuie să clasifice noua poziție. Mai puține mișcări au însemnat, astfel, mai puține operațiuni de procesare.
Există însă și o limitare importantă. Uneori, contactul insuficient dintre senzori și piele a dus la întreruperi ale datelor. Aceste intervale incomplete au fost excluse din rezultatele raportate pentru clasificarea pozițiilor de somn.
Cercetătorii au luat în calcul și modul în care PillowSense ar putea fi folosit în viața de zi cu zi. Un aspect important a fost confortul, dar și întreținerea materialului textil.
Stratul care conține senzorii poate fi detașat pentru a fi spălat manual, în timp ce restul feței de pernă poate fi introdus în mașina de spălat.
Viziunea echipei este ca sistemul să poată fi așezat peste perna obișnuită și conectat la o aplicație pentru smartphone. Dimineața, utilizatorul ar putea consulta informații despre pozițiile în care a dormit, mișcările din timpul nopții, ritmul cardiac și respirație.
Un alt aspect luat în calcul este protejarea datelor personale. Cercetătorii au în vedere posibilitatea procesării informațiilor direct pe telefon, alături de stocarea securizată și de opțiuni prin care utilizatorii să poată decide ce date păstrează, șterg sau partajează.
O astfel de tehnologie ar putea fi utilă mai ales persoanelor care nu tolerează bine dispozitivele purtabile sau care consideră incomod să doarmă cu un ceas ori o brățară inteligentă. În plus, ar putea oferi specialiștilor în cercetarea somnului posibilitatea de a colecta informații pe parcursul mai multor nopți petrecute în mediul obișnuit al participanților.
Deși rezultatele sunt promițătoare, PillowSense se află încă în stadiul de prototip de cercetare. Sistemul nu este un dispozitiv medical validat și nu poate înlocui investigațiile utilizate pentru diagnosticarea tulburărilor de somn.
Pentru a putea fi utilizat în practica medicală, ar fi necesare studii suplimentare, comparații cu măsurătorile clinice de referință și testări pe grupuri mai mari și mai diverse de persoane. Printre acestea ar trebui să se numere și persoanele în vârstă sau cele care suferă de tulburări de somn.
Echipa lucrează și la îmbunătățirea contactului dintre senzori și piele, reducerea interferențelor provocate de păr și simplificarea componentelor electronice și a instalării sistemului.
De asemenea, o eventuală aplicație ar trebui să poată semnala momentele în care măsurătorile sunt incomplete sau rezultatele nu sunt suficient de sigure.
„Trecerea dincolo de stadiul de prototip de cercetare înseamnă demonstrarea faptului că sistemul rămâne precis, confortabil, accesibil și ușor de întreținut pe parcursul unor luni de utilizare zilnică”, a afirmat Xia Zhou.
Astfel, o față de pernă obișnuită ar putea deveni, în viitor, un instrument discret de monitorizare a somnului. Până atunci, cercetătorii trebuie să demonstreze că tehnologia își păstrează acuratețea și după luni de utilizare, nu doar în condițiile unui studiu experimental.
Studiul: Qijia Shao et al., „My Pillow Knows My Sleep: Sleep Monitoring with Computational Fabrics in the Pillowcase”, Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. DOI: 10.1145/3749550.