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大數(shù)據(jù)文摘出品

來源：IEEE

編譯：陳晨

工作疲勞是一個嚴(yán)重的問題，這往往會導(dǎo)致意外的發(fā)生、引起受傷，甚至更加嚴(yán)重的情況。

事實上，歷史上一些重大的工業(yè)災(zāi)難的發(fā)生，有部分就是由于工人疲勞所造成的，如2005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。

鑒于工人疲勞所帶來的潛在危害，科學(xué)家們一直在探索一種可穿戴式設(shè)備，用于監(jiān)測與心率、呼吸速率、出汗和肌肉收縮等生理參數(shù)。

在11月6日發(fā)表在《IEEE傳感器雜志》上的一項最新研究中，一個意大利研究團隊展現(xiàn)一種可測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，也用于識別如過度寒冷、熱、缺氧、疼痛和不適等帶來的壓力狀況。

參與這項研究的意大利羅馬大學(xué)生物醫(yī)學(xué)博士生丹Daniela Lo Presti表示："這項研究意義重大，因為每天世界各地由于疲勞造成的事故有數(shù)千起的，這影響到整個經(jīng)濟的發(fā)展。我們相信，監(jiān)測工人在工作期間的生理狀態(tài)對于防止事故的發(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。‘’

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

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

在10名志愿者身上對這種傳感器進行了測試，讓他們進行了各種動作和活動，從坐姿和站立到橫向手臂運動，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估呼吸頻率，提供與流量計（測量呼吸的標(biāo)準(zhǔn)機器）類似的測量方式。研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們的傳感器可以被壓縮到初始長度的2.5%。

Lo Presti 說，這種設(shè)計有幾個優(yōu)點，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。

Lo Presti 還補充道，這種傳感器必須接入一個笨重的儀器，用于處理光纖信號（稱為光學(xué)詢問器）。

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

相關(guān)報道：

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/biomedical/devices/flexible-wearable-sensors-detect-workers-fatigue

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