Ученые создали наволочку, которая следит за сердцебиением и дыханием во сне
Исследователи Колумбийского инженерного университета разработали PillowSense — систему мониторинга сна, встроенную в обычную наволочку. Результаты работы опубликованы в исследовании «My Pillow Knows My Sleep: Sleep Monitoring with Computational Fabrics in the Pillowcase», представленном на конференции UbiComp 2026. Разработка получила премию ACM IMWUT/UbiComp Distinguished Paper Award — награду, которой отмечают наиболее выдающиеся научные работы конференции
Во время домашних испытаний, которые в общей сложности продолжались 151 ночь, PillowSense научилась распознавать семь поз для сна. Результат составил 88% по метрике F1, которая показывает, насколько точно система определяет положение тела и редко ли путает одну позу с другой.
Как наволочка считывает сигналы организма
В ткань вшиты проводящие элементы, которые работают как электроды. Они улавливают слабые электрические сигналы, возникающие при каждом сердечном сокращении и активности мышц. Чувствительная электроника измеряет разницу напряжения между датчиками, соприкасающимися с шеей спящего человека.
Затем система отделяет сигналы сердца от активности шейных мышц и анализирует их, чтобы определить пульс, частоту дыхания и положение тела. Неожиданно для исследователей выяснилось, что по активности мышц шеи можно также распознавать, согнуты ли ноги человека.
«Это открыло возможность определять более сложные позы для сна с помощью датчиков, размещенных только в наволочке», — рассказал ведущий автор исследования Цзя Цзя Шао, бывший аспирант Колумбийского университета, ныне доцент Гонконгского университета науки и технологий.
По словам доцента Колумбийского университета Ся Чжоу, положение тела дает дополнительный контекст для оценки физиологических показателей.
«Оно помогает понять, в каких условиях меняются такие показатели, как частота сердечных сокращений и дыхания», — пояснила исследовательница.
Испытания в домашних условиях
Во время сна человек меняет положение, из-за чего контакт шеи с подушкой становится менее стабильным. На качество сигналов также влияют состояние кожи и волосы. Чтобы справиться с этими помехами, команда разработала алгоритмы обработки данных и машинного обучения.
Систему проверяли во время обычного сна дома, а не только в лаборатории. Однако у нее обнаружилось ограничение: при плохом контакте датчиков с кожей в данных появлялись пропуски. Такие участки не учитывали при расчете точности распознавания поз.
Наволочка вместо фитнес-браслета
Сенсорный слой можно снять и постирать вручную, а саму наволочку — в стиральной машине. В будущем исследователи планируют дополнить систему приложением для смартфона. Оно позволит утром просматривать данные о движениях, положении тела, пульсе и дыхании. Обработка информации непосредственно на телефоне также поможет сохранить конфиденциальность.
Разработка может пригодиться людям, которым неудобно спать с часами и другими носимыми датчиками, а также исследователям, изучающим сон в домашних условиях.
Пока PillowSense остается экспериментальным прототипом, а не медицинским прибором. Прежде чем применять его для диагностики нарушений сна, ученым предстоит сравнить показания с клиническими измерениями и провести испытания на более многочисленной группе участников, включая пожилых людей и пациентов с расстройствами сна. Также необходимо повысить надежность контакта датчиков с кожей и упростить настройку устройства.
«Чтобы перейти от исследовательского прототипа к повседневному использованию, нужно доказать, что система остается точной, удобной, доступной по цене и простой в обслуживании на протяжении многих месяцев», — отметила Чжоу.
