6 دقیقه
حسگرهای فشرده و غیرتهاجمی شناسایی فعال خستگی را به زندگی روزمره می‌آورند
خستگی ایمنی، عملکرد و کیفیت زندگی را در ورزش، حملونقل و مراقبت‌های بالینی تضعیف میکند. فناوری‌های حسگر جدید که کوچک‌تر، کم‌تهاجمی‌تر و قادر به نظارت پیوسته‌اند، می‌توانند نحوه مدیریت هوشیاری در محیط‌های واقعی را دگرگون کنند. پژوهشگران یک ردیاب چشم پوشیدنی ساخته‌اند که از یک ترکیب کاغذ-نانولوله کربنی استوانه‌ای (CCPC) تشکیل شده و نشانگرهای بصری معتبر — مدت بستهماندن چشم و نرخ پلک زدن — را بدون تماس با پوست یا سیستم‌های دوربین معمولی اندازهگیری میکند. نتیجه: ارزیابی عینی و بلادرنگ خستگی که قابل‌ادغام در فریم‌های عینک، جریان‌های کاری حرفه‌ای و سیستم‌های خودرو است.
حسگر چشم هوشمند با مقطع عرضی لایه‌های سنسور (بالا). اعتبار: Tianyi Li و همکاران، Adv Sens Res, 2025.
ارزیابی سنتی خستگی مبتنی بر تست‌های آزمایشگاهی وقت‌گیر (EEG، کورتیزول بزاقی)، ردیابی چشم مبتنی بر دوربین که مزاحم است، یا پرسشنامه‌های ذهنی است. این روش‌ها برای نظارت پیوسته روزمره محدودیت دارند: دوربین‌ها به حرکت و نور محیط حساس‌اند، الکترواوکولوگرافی نیاز به تماس با پوست دارد، و بسیاری از مسیرهای بالینی کند یا غیرعملی برای بازخورد حین حرکت هستند. با ترکیب پیشرفت‌های علم مواد با یادگیری ماشین و روش‌های ادغام داده، سنسور CCPC جدید گزینه‌ای با مصرف انرژی پایین و حساسیت بالا ارائه میدهد که مناسب پوشیدن طولانی‌مدت و ارائه بازخورد عملی در زمان واقعی است.
عملکرد ردیاب چشم پوشیدنی چگونه است
این دستگاه سنسورهای CCPC در مقیاس میکرو را درون فریم عینک‌ها ادغام میکند تا حرکات ظریف چشم و پویایی پلک را تشخیص دهد. خواص رسانا و قابل‌انعطاف CCPC امکان اندازهگیری بدون تماس را فراهم میکند: سنسور تغییرات در امضای الکترومغناطیسی یا خازنی مرتبط با موقعیت پلک و زمانبندی پلک زدن را حس میکند. دادهها با مدلهای یادگیری ماشین که روی نشانگرهای دیجیتال چشم آموزش دیده‌اند پردازش میشوند تا نوسانات طبیعی را از الگوهای خستگی بالینی‌اهمیت‌دار تفکیک کنند. در یک آزمایش بالینی، ۱۵ دقیقه وظایف ترکیبی شناختی و شنیداری به دستگاه امکان داد افراد مبتلا به خستگی مزمن را از افراد سالم جدا کند و با امتیازهای خودگزارشی خستگی شرکت‌کنندگان همبستگی نزدیکی نشان دهد.
نشانگرهای دیجیتال معتبر
- مدت بستهماندن چشم (میکروبخواب‌ها و بستهماندن طولانی پلک)
- تغییرپذیری نرخ پلک زدن (افزایش یا کاهش بسته به نوع وظیفه و وضعیت خستگی)
این معیارها قبلاً با کاهش هوشیاری در مطالعات ایمنی حملونقل و بهداشت شغلی مرتبط شده‌اند؛ جاگذاری آن‌ها در پوشیدنی‌های کم‌مزاحمت مسیر را برای هشدارهای بلادرنگ و کاهش ریسک هموار میکند.
پیامدها برای ایمنی، پزشکی و سیستم‌های انسان-ماشین
نظارت عینی و مداوم خستگی می‌تواند تصمیم‌گیری در زمینه‌های پرخطر را تغییر دهد. برای رانندگان، هشدار زودهنگام کاهش هوشیاری می‌تواند کمک‌های خودکار یا استراحت‌های اجباری را فعال کند. در محیط‌های مراقبت‌های بهداشتی و شیفت‌کاری، پروفایل‌های خستگی عینی می‌توانند به مدیران کمک کنند تا چرخش شیفت‌های ایمن‌تر برنامهریزی کنند و به پزشکان اجازه دهند مداخلات را برای بیماران مبتلا به بیماری‌های خستگی مزمن تنظیم کنند. تیم پژوهشی کاربردهای گسترده‌تری از جمله رابطهای انسان-ماشین و ابزارهای کمکی برای ارزیابی عصبی را برجسته میکند.
دکتر Jaehyun Chung از دانشگاه واشینگتن ردیاب را یک فناوری پلتفرمی توصیف میکند: این سیستم برای تشخیص خستگی بهینه شده اما می‌تواند از نظارت شناختی یا کنترل‌های کمکی برای رابطهای تطبیقی نیز پشتیبانی کند. پروفسور Hojun Kim از کالج طب کره‌ای دانشگاه Dongguk اشاره میکند که ابزارهای بسیار حساس و غیرتهاجمی ممکن است مکمل کمی‌ای برای روش‌های تشخیصی سنتی که بیشتر ذهنی‌اند فراهم کنند.
محدودیتها، توسعه مداوم و گامهای بعدی
چالش‌های کلیدی همچنان باقی است. ارگونومی باید به تنوع آناتومی صورت پاسخ دهد تا جایگیریٔ سنسور ثابت بماند؛ نرم‌افزار باید بازخورد بلادرنگ قابلاطمینان ارائه دهد و با اکوسیستمهای سلامت همراه (mobile health) ادغام شود. تیم پژوهشی برنامهریزی اعتبارسنجی در مقیاس بزرگ‌تر شامل شرکت‌کنندگانی با شرایط پزشکی متنوع و بیماری‌های شدیدتر را در دستور کار دارد. مدیریت توان، قابلیت اطمینان بلندمدت و مسیرهای مقرراتی تعیین خواهد کرد که این دستگاه‌ها چقدر سریع به بازارهای مصرفی، بالینی و صنعتی راه یابند.
فناوری‌های مرتبط — سیستم‌های نظارت راننده، حسگرهای هوشیاری مبتنی بر مادون‌قرمز و هدبندهای EEG — هرکدام نقاط قوت مکملی ارائه می‌دهند. مزیت حسگر چشم CCPC ترکیب مصرف انرژی پایین، اندازهگیری غیرتماسی و سازگاری با عینک‌های معمول است.
دیدگاه کارشناسان
دکتر Elena Ruiz، مهندس ارگونومی انسانی متخصص ایمنی حملونقل، اظهار میکند: "کشف زودهنگام تغییرات ظریف در پویایی پلک یک تحوّل است. یک سنسور با مصرف کم که در عینک جاسازی شده می‌تواند معیارهای هوشیاری پیوسته را بدون حواس‌پرتی برای کاربر فراهم کند. برای خودروها، وصل کردن این جریان داده به هشدارهای تطبیقی یا مداخلات خودرویی می‌تواند تصادفات ناشی از خواب‌آلودگی را کاهش دهد."
دکتر Ruiz اضافه میکند که اعتبارسنجی چندرشته‌ای — ترکیب داده‌های فیزیولوژیک، رفتاری و زمینه‌ای — برای جلوگیری از مثبت کاذب و تنظیم هشدارها بر حسب بستر عملیاتی ضروری خواهد بود.
نتیجه‌گیری
حسگر چشم هوشمند مبتنی بر CCPC یک پیشرفت معنادار در تشخیص خستگی بلادرنگ است. با اندازهگیری نشانگرهای چشمی معتبر بهصورت غیرتهاجمی و به‌کارگیری یادگیری ماشین برای تولید بینش‌های قابل‌عمل، این مفهوم پوشیدنی می‌تواند ایمنی در حملونقل را بهبود بخشد، تمرین و بازیابی در ورزش را بهینه کند و معیارهای عینی به ارزیابی خستگی بالینی اضافه کند. بهبود مستمر ارگونومی، یکپارچه‌سازی نرم‌افزار و اعتبارسنجی بالینی سرعت تبدیل این فناوری از نمایش‌های آزمایشگاهی به استقرار گسترده در خودروها، محل‌های کار و مراکز درمانی را تعیین خواهد کرد.
منبع: advancedsciencenews
.avif)
نظرات