Es sind viele Fälle bekannt, in denen eine übermäßige Müdigkeit eines Industriearbeiters einen Unfall, eine Verletzung und sogar eine Katastrophe von erheblichem Ausmaß verursachte. Viele Experten glauben, dass die Explosionsserien in der Raffinerie in Texas im Jahr 2005, der Atomunfall im Kernkraftwerk Tschernobyl und der Unfall im Kernkraftwerk Three Mile Island teilweise durch die Ermüdung der Mitarbeiter ausgelöst wurden.
Angesichts der möglichen gefährlichen Folgen körperlicher Erschöpfung konzentrieren sich derzeit viele Forschungsarbeiten auf die Entwicklung eines kompakten Geräts zur Erfassung der körperlichen Daten von Arbeitnehmern: Herzfrequenz, Atemfrequenz, Schwitzen und Muskelkontraktion.
Eine Gruppe italienischer Forscher hat dieses Problem ernst genommen. Sie stellten die Entwicklung eines tragbaren Geräts vor, mit dem die Atemfrequenz des Benutzers unauffällig gemessen werden kann. Dies kann einer der Schlüsselindikatoren für den Grad von psychischem Stress und Müdigkeit sein. Durch Messung der Atemfrequenz kann man auch Rückschlüsse darauf ziehen, ob sich eine Person unter stressigen Bedingungen wie übermäßiger Kälte, Hitze, Hypoxie, Schmerzen und Beschwerden befindet.
Eine Gruppe "italienischer Wissenschaftler".
"Wir glauben, dass die Überwachung des physiologischen Zustands der Arbeitnehmer während des Arbeitsprozesses entscheidend sein kann, um Arbeitsunfälle zu verhindern und die Qualität der Arbeit und die Sicherheit der Arbeitnehmer zu verbessern." - sagt Daniela Lo Presti, eine der Entwicklerinnen des Geräts.
Wie es funktioniert
Das Gerät ist ein sensorisches System, das zwei Gummibänder umfasst, von denen eines direkt unter der Brust und das andere um den Bauch herum getragen wird. Die flexiblen Träger aus weicher Silikonmatrix und Glasfaser liegen beim Atmen eng an der Brust des Benutzers an. Diese Sensoren arbeiten als optische Dehnungsmessstreifen (sie erfassen Abweichungen, die sich aus verschiedenen Verformungen von Objekten ergeben). Wenn eine Person einatmet, steigt das Zwerchfell an und der Bauch zieht sich zurück, sodass sich der flexible Sensor auf der Brust dehnt. Umgekehrt schrumpft die Brust beim Ausatmen, der Magen kehrt in seine normale Position zurück und der Brustwandler zieht sich zusammen.
Die Sensoren wurden an 10 Freiwilligen getestet, die Aufgaben ausführten, die reale Arbeitsbedingungen simulieren. Kniebeugen, seitliche Armbewegungen und Heben von Gegenständen vom Boden. Die Ergebnisse waren vielversprechend und zeigten, dass flexible Sensoren die Atemfrequenz zuverlässig abschätzen können und Messungen ähnlich denen von Standard-Atemmonitoren liefern. Die Forscher fanden auch heraus, dass ihr Sensor bis zu 2,5% seiner ursprünglichen Länge verformt werden kann.
Das Design hat mehrere Stärken, einschließlich der Anpassung des Sensors an den Körper des Benutzers. Derzeit muss das Sensorsystem jedoch an ein sperriges Glasfasersignalverarbeitungsgerät angeschlossen werden. Andere Forschungsgruppen arbeiten daran, diese Geräte kleiner und billiger zu machen. "Sobald Hochleistungspipetten und kleine Pipetten verfügbar sind, werden wir unsere Technologie auf ein kompakteres, tragbares System umstellen, das in der realen Welt problemlos eingesetzt werden kann."
Referenzliste:
- Tocco JD et al. Ein tragbares System auf Basis flexibler Sensoren zur unauffälligen Überwachung der Atemwege in beruflichen Umgebungen // IEEE Sensors Journal. 2020. [Elektronische Ressource]. URL: ieeexplore.ieee.org/document/9250546
- Flexible, tragbare Sensoren erfassen die Ermüdung der Arbeitnehmer [Elektronische Ressource]. URL: Spektrum.ieee.org/tech-talk/biomedical/devices/flexible-wearable-sensors-detect-workers-fatigue