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La mayoría de las personas pasan entre el 25% y el 33% de su vida durmiendo. Dado que la calidad del sueño se correlaciona fuertemente con la productividad, el estado de ánimo y la higiene, la tecnología del sueño, específicamente los wearables, tiene una presencia en el mercado en auge.

Diferentes tipos de tecnología de monitorización del sueño. Imagen utilizada cortesía de Perez-Pozuelo et al. y naturaleza

A diferencia de la polisomnografía (PSG), el método clínico de referencia para evaluar el sueño, la tecnología del sueño portátil se incluye en la categoría de tecnología del sueño del consumidor (CST). Para los ingenieros eléctricos, CST implica un sistema integrado con bajo consumo de energía, capacidad de procesamiento significativa y espacio de tablero miniaturizado.
Empresas como Google, ResMed, EarlySense y Fitbit están trabajando activamente para desarrollar dichos dispositivos. Ahora, Google afirma que un nuevo chip de radar con capacidades integradas de análisis del sueño puede ser la clave para una adopción más generalizada de CST.

Los beneficios de la tecnología del sueño del consumidor sobre el análisis clínico

La ventaja de la tecnología del sueño del consumidor frente a los métodos clínicos (como la PSG) para comprender la calidad del sueño es el efecto del observador: es decir, observar a los pacientes en un laboratorio podría introducir imprecisiones en dichos estudios. Con CST, los consumidores no necesitan estar en un entorno de laboratorio y se benefician de su conveniencia, facilidad de uso y bajo costo.

Un gráfico que representa la precisión frente a la carga del usuario. PSG es el más preciso, pero también presenta la mayor carga para el usuario. Imagen utilizada cortesía de Perez-Pozuelo et al. y naturaleza

Clínicamente, el sueño tiene cinco fases: vigilia (W), movimiento ocular no rápido (NREM –– N1, N2, N3) y movimiento ocular rápido (REM).

Un ejemplo de etapas del sueño rastreadas en un dispositivo portátil. Imagen utilizada por cortesía de Fitbit

La tecnología del sueño clasifica y analiza estas etapas del sueño y proporciona un resumen informativo al usuario.

Enfoques multisensoriales frente al sensor de movimiento para dormir

Hay dos enfoques comunes para analizar el sueño a nivel de diseño de hardware: enfoques multisensoriales y basados ​​en sensores de movimiento.
El enfoque multisensorial utiliza varios sensores, como sensores de fotopletismografía óptica (PPG), sensores de temperatura y sensores de vibración, entre otros. Mientras tanto, el enfoque del sensor de movimiento generalmente depende de un acelerómetro y un sensor de radar para medir la vigilia y el sueño. En CST, es posible combinar ambos enfoques.

El lugar de los sensores piezoeléctricos en no vestibles
CST también viene en forma de no vestibles. Los dispositivos no portátiles pueden incluir sensores de cama donde un sensor piezoeléctrico puede monitorear señales biológicas como la frecuencia cardíaca, la respiración y los movimientos corporales.
Cuando un sensor piezoeléctrico se somete a tensión dinámica, produce una carga o voltaje y se analiza para indicar la duración, la fase o la calidad del sueño. TE Connectivity produce estos sensores en una tira con una película de polímero PVDF piezoeléctrico incrustada o colocada sobre un colchón. Su grosor está en el rango de los 50 μm, que la empresa afirma ser flexible e imperceptible para usos prácticos.

Un gráfico que muestra los voltajes de carga o salida variables detectados por sensores piezoeléctricos para diversas vibraciones biométricas. Imagen utilizada por cortesía de TE Connectivity

Aunque hay muchas empresas que crean componentes y tecnologías para CST, Google está intentando innovar en el mundo del diagnóstico del sueño.

Google lanza Project Soli

Un nuevo e innovador CST creado por Google es Project Soli. Soli es una tecnología de radar de baja potencia que consta de una unidad transceptora de radar de onda milimétrica de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) de 60 GHz integrada por primera vez en los teléfonos Pixel 4 (más recientemente en Nest Hub).

Chip de radar del proyecto Soli. Imagen utilizada por cortesía de Google

El radar emite una onda electromagnética que golpea el objeto y se refleja hacia la antena del radar. El espectro de frecuencia de la señal reflejada contiene una gran cantidad de información que representa la distancia y la velocidad de los objetos dentro de la escena.
Google afirma que se puede detectar y caracterizar una amplia gama de movimientos, desde los movimientos corporales hasta la respiración. Una red neuronal convolucional (CNN) diferencia tres estados: ausente, despierto y dormido. La detección del sueño está disponible como función opcional en Nest Hub.
El Nest Hub también utiliza micrófonos, sensores de temperatura y sensores de luz para registrar la tos, los ronquidos, los cambios en la temperatura y la iluminación de la habitación, todos factores que pueden afectar el sueño. Los datos recopilados se procesan en el dispositivo y no en los servidores, creando una capa de privacidad adjunta al producto.

Una vista desmontable de un sistema con Soli. Imagen utilizada por cortesía de Google

Otra ventaja del sensor de sueño de Nest Hub es que no tiene contacto, lo que lo hace cómodo para los usuarios a los que no les gusta usar relojes inteligentes mientras duermen. Sin embargo, un inconveniente es que Soli aún no puede distinguir entre actividades de poco movimiento como dormir y leer porque no depende de las mediciones de la frecuencia cardíaca y la detección directa de movimiento para evaluar el sueño.

Ampliación del alcance de la tecnología del sueño del consumidor

Con su nueva versión de la tecnología CST, Google espera que Soli pueda ampliar el concepto de cómo generar datos del sueño y conducir a más avances en CST más allá de los dispositivos portátiles. Si bien la tecnología de consumo no está destinada a diagnosticar o tratar los trastornos relacionados con el sueño, puede ayudar a los usuarios a comprender la calidad del sueño diario y los factores que afectan el sueño.

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