科学家为那些厌倦了疲劳的人们发明了特殊的传感器

图片



在许多已知的情况下,工业工人的过度疲劳会导致事故,伤害甚至导致巨大的灾难。许多专家认为,2005年得克萨斯州炼油厂发生的一系列爆炸,切尔诺贝利核电站的核事故和三英里岛核电站的事故,部分是由员工的疲劳引起的。



考虑到体力消耗的潜在危险后果,目前许多研究集中在开发一种紧凑型设备来记录工人的身体数据:心率,呼吸频率,出汗和肌肉收缩。



一群意大利研究人员认真对待了这个问题。他们介绍了便携式设备的发展,该设备能够毫不干扰地测量用户的呼吸速率,这可以成为精神压力和疲劳程度的关键指标之一。通过测量呼吸频率,还可以得出有关人是否处于压力条件下的结论,例如过度感冒,过热,缺氧,疼痛和不适。



图片

一群“意大利科学家”。



“我们认为,在工作过程中监视工人的生理状态对于预防工业事故,提高工作质量和工人安全至关重要。” -该设备的开发者之一Daniela Lo Presti说。



这个怎么运作



该设备是一种传感系统,包括两条弹性带,一条弹性带紧贴在胸部下方,另一条弹性带紧贴腹部。由柔软的硅树脂基质和光纤制成的柔性带子在呼吸时紧贴使用者的胸部。这些传感器用作光学应变仪(它们记录由物体的各种变形引起的偏差)。当人吸气时,隔膜会抬起,腹部会缩回,因此位于胸部的柔性传感器会伸展。相反,在呼气过程中,胸部收缩,胃回到其正常位置,并且胸部换能器收缩。



图片



传感器在10位志愿者中进行了测试,这些志愿者执行了模拟实际工作条件的任务,包括蹲,手臂横向运动和从地面举起物体。结果令人鼓舞,并显示出灵活的传感器可以可靠地估计呼吸频率,提供与标准呼吸监测器类似的测量结果。研究人员还发现,他们的传感器可以变形到其原始长度的2.5%。



该设计具有多种优势,包括传感器与用户身体的契合度。但是,目前,传感器系统必须连接到庞大的光纤信号处理设备。其他研究小组正在努力使这些设备更小,更便宜。“一旦有了大容量和小型移液器,我们将把我们的技术转移到一个更紧凑,更便携的系统上,该系统可以在现实世界中轻松使用。”



参考文献列表:



  1. Tocco JD等人,一种基于柔性传感器的可穿戴系统,用于在职业环境中进行无干扰的呼吸监测// IEEE Sensors Journal。2020年。[电子资源]。网址:ieeexplore.ieee.org/document/9250546
  2. 灵活的可穿戴传感器可检测工人的疲劳状况[电子资源]。网址:spectrum.ieee.org/tech-talk/biomedical/devices/flexible-wearable-sensors-detect-workers-fatigue



All Articles