在日常工作生活中，疲勞無(wú)時(shí)無(wú)刻伴隨著我們，因而許多人已經(jīng)以為常。事實(shí)上，他們忽視的是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，這往往會(huì)導(dǎo)致意外的發(fā)生，引起受傷，甚至失去生命的悲劇。

駕駛載具對(duì)我們都不陌生，疲勞駕駛就有很高的安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至是造成交通致死事故的重要原因之一。檢測(cè)和監(jiān)測(cè)疲勞顯得至關(guān)重要。

歷史上一些重大的工業(yè)災(zāi)難的發(fā)生，相當(dāng)一部分是由于工人疲勞所造成的，如年德克薩斯市bp煉油廠的爆炸和切爾諾貝利事故以及三里島的核泄露事故。

鑒于生理疲勞所帶來(lái)的潛在危害，人們一直在探索一種可穿戴式設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)與心率、呼吸速率、出汗和肌肉收縮等生理參數(shù)。

可穿戴疲勞監(jiān)測(cè)設(shè)備

《ieee傳感器雜志》上的一項(xiàng)最新研究顯示，一個(gè)意大利研究團(tuán)隊(duì)展現(xiàn)一種可測(cè)量用戶呼吸頻率的新型可穿戴設(shè)備，他們認(rèn)為呼吸頻率代表了疲勞程度，也用于識(shí)別如過(guò)度寒冷、熱、缺氧、疼痛和不適等帶來(lái)的壓力狀況。

這項(xiàng)研究意義重大，因?yàn)槊刻焓澜绺鞯赜捎谄谠斐傻氖鹿视袛?shù)千起的，這影響到整個(gè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我們相信，監(jiān)測(cè)工人在工作期間的生理狀態(tài)對(duì)于防止事故的發(fā)生和提高工人的表現(xiàn)質(zhì)量和保障工人安全至關(guān)重要。‘’

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的傳感器系統(tǒng)有兩個(gè)彈性帶，一個(gè)纏繞在胸部（胸腔）下方，一個(gè)纏繞在腹部周圍。兩個(gè)彈性帶都是由軟硅基和光纖技術(shù)制成，具有靈活性，因此在用戶呼吸時(shí)也能貼合用戶胸部。

“這種傳感器采用光學(xué)應(yīng)變計(jì)，當(dāng)用戶吸氣時(shí)，隔膜收縮，胃膨脹，因此位于胸部的柔性傳感器拉緊。相反，在呼氣過(guò)程中，隔膜會(huì)膨脹，胃會(huì)收縮，傳感器會(huì)收縮。”

在10名志愿者身上對(duì)這種傳感器進(jìn)行了測(cè)試，讓他們進(jìn)行了各種動(dòng)作和活動(dòng)，從坐姿和站立到橫向手臂運(yùn)動(dòng)，以及從地面提升物體。結(jié)果表明，這種柔性傳感器適合用于評(píng)估呼吸頻率，提供與流量計(jì)（測(cè)量呼吸的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器）類似的測(cè)量方式。研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們的傳感器可以被壓縮到初始長(zhǎng)度的2.5%。

這種設(shè)計(jì)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，如傳感器與用戶身體的構(gòu)型。硅基質(zhì)是啞鈴形狀的，這可以讓傳感組件更好地粘附到帶子上。

這種傳感器必須接入一個(gè)笨重的儀器，用于處理光纖信號(hào)（稱為光學(xué)詢問(wèn)器）。

有些研究團(tuán)隊(duì)目前正在致力于讓這些設(shè)備更小、更便宜。一旦有高性能、體積更小的詢問(wèn)器，我們會(huì)將我們的技術(shù)轉(zhuǎn)換為更加緊湊的可穿戴系統(tǒng)，在實(shí)際工作場(chǎng)所便于使用。

智能車載安全帶

日前，一個(gè)歐洲項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一個(gè)內(nèi)置于汽車安全帶和座椅套內(nèi)的傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)甚至可以在明顯的外部表情如打哈欠或不良駕駛慣出現(xiàn)前檢測(cè)出疲勞或睡意。這可能促使產(chǎn)生駕駛預(yù)警系統(tǒng)來(lái)幫助減少每年的交通事故死亡人數(shù)。

當(dāng)人們進(jìn)入到一種疲勞或困倦狀態(tài)時(shí)，他們的呼吸和心率就開(kāi)始出現(xiàn)變化。可以監(jiān)視這些變化，并在跡象出現(xiàn)之前對(duì)司機(jī)發(fā)出警告。”

系統(tǒng)包含一個(gè)汽車椅套傳感器、一個(gè)安全帶和一個(gè)信號(hào)處理單元來(lái)實(shí)時(shí)處理傳感器數(shù)據(jù)。這樣一個(gè)系統(tǒng)還可以過(guò)濾掉車輛振動(dòng)和司機(jī)其他身體運(yùn)動(dòng)等背景噪音，以便使其專注于檢測(cè)心跳和呼吸速率。

可穿戴頭箍

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然后，會(huì)將檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送到配套的智能app上，經(jīng)過(guò)特殊的算法計(jì)算出駕駛者的疲勞程度。應(yīng)用程序會(huì)將結(jié)果通過(guò)0至100之間的數(shù)字來(lái)呈現(xiàn)，通常分?jǐn)?shù)高于80%就不適于繼續(xù)駕駛機(jī)動(dòng)車。

創(chuàng)造理念來(lái)自于自己曾經(jīng)因?yàn)殚_(kāi)車打瞌睡而造成了一起交通肇事。其實(shí)疲勞駕駛的例子在全世界都很常見(jiàn)，有報(bào)道顯示全世界每年大約有10萬(wàn)起交通事故是由于疲勞駕駛導(dǎo)致，每年有人因此受傷，更有人因此喪命。

正是因?yàn)槲覀儗?duì)疲勞駕駛并不重視，我們希望在造成危害之前能夠提醒用戶。”“因此我決定必須做些什么來(lái)改變這一現(xiàn)狀，疲勞駕駛必須讓我們引起足夠的警覺(jué)。”未來(lái)，還希望能夠通過(guò)更多的傳感器獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時(shí)還將加入一些幫助人們放松恢復(fù)注意力的功能。

腕式可穿戴傳感器

考慮到對(duì)駕駛者操控車輛的影響，開(kāi)發(fā)干擾性小，能準(zhǔn)確記錄監(jiān)測(cè)信號(hào)和數(shù)據(jù)的設(shè)備對(duì)監(jiān)測(cè)疲勞駕駛等行為尤為關(guān)鍵。

現(xiàn)在，德國(guó)英戈?duì)柺┧毓I(yè)技術(shù)大學(xué)的的研究人員就在易獲取的腕式可穿戴傳感器上實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，并將該類傳感器與常見(jiàn)的機(jī)器學(xué)模式結(jié)合用于疲勞駕駛監(jiān)測(cè)。

為了驗(yàn)證其準(zhǔn)確性和可行性，將結(jié)果與一種醫(yī)用級(jí)心電圖儀。在一個(gè)高保真駕駛模擬器中對(duì)30名參與者進(jìn)行的用戶研究進(jìn)行了測(cè)試。

其中，腕式可穿戴設(shè)備記錄了駕駛員心率信號(hào)。腕帶記錄心博間期的心率數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將用于心跳變異分析。

同時(shí)，作為醫(yī)療級(jí)設(shè)備參考對(duì)象，實(shí)驗(yàn)中會(huì)同時(shí)使用三通道心電測(cè)量?jī)x來(lái)監(jiān)測(cè)心率。

運(yùn)動(dòng)褲的電路雙縫方式可以確保電極放置在人體的正確檢測(cè)位置，并且這整個(gè)檢測(cè)電路都比較容易生產(chǎn)，正因?yàn)檫@樣它才會(huì)便于用戶穿戴以及使用。并且研究團(tuán)隊(duì)也就運(yùn)動(dòng)員的狀態(tài)進(jìn)行了分析以及測(cè)試。測(cè)試分別在公路、田徑場(chǎng)以及沙灘三個(gè)環(huán)境下記錄了運(yùn)動(dòng)員的肌肉疲勞程度。檢測(cè)數(shù)據(jù)展示了運(yùn)動(dòng)員腿部肌肉如何開(kāi)始加力，一到兩分鐘后開(kāi)始疲勞，如此循環(huán)往復(fù)。在未來(lái)這有可能改變運(yùn)動(dòng)員分析自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法。