打工人累不累？测量呼吸，可穿戴设备可及时发现工作疲劳-技术圈

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来源：IEEE

编译：陈晨

工作疲劳是一个严重的问题，这往往会导致意外的发生、引起受伤，甚至更加严重的情况。

事实上，历史上一些重大的工业灾难的发生，有部分就是由于工人疲劳所造成的，如2005年德克萨斯市BP炼油厂的爆炸和切尔诺贝利事故以及三里岛的核泄露事故。

鉴于工人疲劳所带来的潜在危害，科学家们一直在探索一种可穿戴式设备，用于监测与心率、呼吸速率、出汗和肌肉收缩等生理参数。

在11月6日发表在《IEEE传感器杂志》上的一项最新研究中，一个意大利研究团队展现一种可测量用户呼吸频率的新型可穿戴设备，他们认为呼吸频率代表了疲劳程度，也用于识别如过度寒冷、热、缺氧、疼痛和不适等带来的压力状况。

参与这项研究的意大利罗马大学生物医学博士生丹Daniela Lo Presti表示："这项研究意义重大，因为每天世界各地由于疲劳造成的事故有数千起的，这影响到整个经济的发展。我们相信，监测工人在工作期间的生理状态对于防止事故的发生和提高工人的表现质量和保障工人安全至关重要。‘’

该团队设计的传感器系统有两个弹性带，一个缠绕在胸部（胸腔）下方，一个缠绕在腹部周围。两个弹性带都是由软硅基和光纤技术制成，具有灵活性，因此在用户呼吸时也能贴合用户胸部。

Lo Presti解释说：“这种传感器采用光学应变计，当用户吸气时，隔膜收缩，胃膨胀，因此位于胸部的柔性传感器拉紧。相反，在呼气过程中，隔膜会膨胀，胃会收缩，传感器会收缩。”

在10名志愿者身上对这种传感器进行了测试，让他们进行了各种动作和活动，从坐姿和站立到横向手臂运动，以及从地面提升物体。结果表明，这种柔性传感器适合用于评估呼吸频率，提供与流量计（测量呼吸的标准机器）类似的测量方式。研究人员还发现，他们的传感器可以被压缩到初始长度的2.5%。

Lo Presti 说，这种设计有几个优点，如传感器与用户身体的构型。硅基质是哑铃形状的，这可以让传感组件更好地粘附到带子上。

Lo Presti 还补充道，这种传感器必须接入一个笨重的仪器，用于处理光纤信号（称为光学询问器）。

有些研究团队目前正在致力于让这些设备更小、更便宜。一旦有高性能、体积更小的询问器，我们会将我们的技术转换为更加紧凑的可穿戴系统，在实际工作场所便于使用。