可穿戴設備：可用於量化研究人體疲勞狀況！

導讀

近期，美國桑迪亞國家實驗室和新墨西哥大學研究團隊希望通過大峽谷徒步旅行者佩戴的可穿戴設備，量化研究人體的疲勞程度。

關鍵字

健康、可穿戴技術

背景

疲乏（Fatigue ）被定義為極度疲勞，通常是由生理或者心理上的過度勞累或者疾病造成的。我們很容易意識到自己正處於疲乏狀態，但是其原因和嚴重性往往不清楚。

那麼，疲乏可以被預測嗎？我們能否區分威脅生命的疲乏與可恢復的疲勞？

創新

近期，美國桑迪亞國家實驗室的一個研究團隊正與美國新墨西哥大學、美國國家公園管理局開展合作研究。該研究受到了美國國防威脅降低局（DTRA）的贊助，他們希望通過大峽谷南緣到北緣徒步旅行的可穿戴設備（Rim-to-Rim Wearables at the Canyon for
Health）研究項目，也稱為「R2R WATCH」項目，尋找這些問題的答案。

（圖片來源: Michael Padilla）

美國桑迪亞國家實驗室 R2R
WATCH 項目首席研究員 Glory Emmanuel Avi?a 表示：

「我們有時感覺到自己正在生病，或者壓力正影響著我們的健康。通過這項研究，我們希望識別到疲乏的可預測的鮮明特徵，以及量化疲乏的類型。它是可控的嗎？也就是說，一旦這些原因消除，你的身體能夠恢復？或者它象徵著潛在的災難性健康狀況？」

技術

對於大峽谷南緣到北緣徒步旅行者的三年研究旨在預測健康衰退的早期跡象。去年秋天進行的第一輪數據採集，測試了可穿戴健康設備數據採集狀況，完善認知測試，以及辨明疲乏和認知能力衰退之間的關聯。最近，團隊進行第二輪數據採集，這一輪採集了更高質量的數據，並且對於第一輪中識別的早期趨勢進行了確認分析。

（圖片來源: Cathy Branda）

早晨，太陽從地平線上剛剛升起，徒步旅行者處於南凱巴布步道，驚訝於大峽谷另一側的新雪。這裡的溫度是27攝氏度。一場身體的實驗就在前方：從南緣到北緣共有21英里，包括一英裏海拔變化，極度波動的溫度，以及上坡路的精神挑戰。

R2R WATCH 項目第一組參與者是一個軍事小組，於早晨3點到達。桑迪亞國家實驗室和新墨西哥大學的團隊，從這些徒步旅行的志願者身上，採集至關重要的健康信息，管理認知測試，為他們配備可穿戴的健康設備。這些裝置為徒步旅行者長途跋涉過程中的生理變化，提供一個觀測窗口。

（圖片來源: Michael Padilla）

桑迪亞國家實驗室的項目經理 Cathy Branda 表示：

「這項研究讓我們通過大峽谷南緣到北緣的徒步旅行表現，將生理和認識的標記聯繫起來。我們也可以將軍事研究的參與者與平民的徒步旅行志願者進行比較，DTRA對此感到極大興趣。」

價值

據 Emmanuel Avi?a 稱，識別具體哪些生理和認識指標，對於預測身體表現和疲乏最重要，是一個科學挑戰。將這些指標與不同的感測器技術需求，結合到單個可穿戴設備中去，將成為未來的工程壯舉。

Emmanuel Avi?a 表示：

「我們的最終目標就是實時的數據分析。現在，我們在徒步旅行之後，採集數據並下載它們用於分析。但是，你是否可以在數據正在採集時進行分析？如果採用實時分析對於疲乏進行生理、認識或者基因的預測，那麼人們將可以接收到健康問題的早期預警。」

桑迪亞國家實驗室的 R2R WATCH 研究開始於2016年，為了響應DTRA（美國國防技術回顧署）評估商業和政府現成可穿戴設備的評估建議。 R2R WATCH 是對於之前 UNM/NPS 項目（由大峽谷公園前管理員 Emily Pearce 發起）的延伸，它專註於南緣到北緣徒步者的營養攝入研究。

Emmanuel Avi?a 表示：

「新墨西哥大學在緊急援助、臨床人群、血液和營養數據方面有著多年經驗。我們也很感謝，國家公園管理局讓我們可以在大峽谷進行這項研究，它為研究身體表現和疲乏程度，提供了可控的環境和理想的配置，因為徒步旅行者必須在進入大峽谷深處後再返回。」

桑迪亞國家實驗室通過可穿戴設備採集數據，融合來自可穿戴設備、認識測試、生物識別和血液樣本方面的多個數據流，並梳理出有用的趨勢。桑迪亞國家實驗室在計算分析方面的先進能力，對於解決這部分問題來說非常關鍵。

這項研究分析了軍事人員產生的數據，對於理解國防安全設置中的績效下滑很有價值。DTRA 化學和生物技術部門的科技經理 Ed Argenta 稱，該項目將讓DTRA能夠使用實時數據採集、定量展示這些指標如何與非實驗室的、任務相關的性能任務關聯起來。對於單個指標的研究發現將說明哪種可穿戴設備在特性測量和後勤方面最有作用。

Argenta 表示：

「桑迪亞國家實驗室和新墨西哥大學之間的合作關係極大地惠及DTRA。桑迪亞國家實驗室的團隊已經提供了一種軍事社區之間強有力的聯繫，並且聘請個人參與數據採集活動。採集的數據對於分析和演算法開發非常關鍵，桑迪亞國家實驗室也參與了管理和實施。」

Argenta 表示，新墨西哥大學提供了醫學方面的專業知識，為項目提供了創新想法，並且有益於項目的數據包和後續分析。Argenta 表示：

「總的來說，整個團隊都很出色。而我們的部門希望繼續保持與桑迪亞國家實驗室和新墨西哥大學之間在這個項目上的合作關係。終極目標是開發我們士兵對於生物或者化學暴露的早期預警能力，這點非常重要。沒過偉大的夥伴，項目將無法實現。」

在今年秋天第三階段，團隊採集了關於 R2R WATCH 項目的更多數據。未來的分析將包括：測試出心率變化在捕捉疲乏跡象方面的精度程度，以及對於徒步旅行之前和之後採集的代謝面板數據的配置工作。Emmanuel Avi?a 表示：

「如同人類接收測試的其他研究，R2R WATCH 研究在追求科學和關愛參與者之間達到平衡。我們不能僅僅簡單地將設備扔給一個人，並且用針扎他們。你必須平衡地照顧個人從大峽谷南緣到北緣的徒步旅行體驗，同時採集可靠且公正的數據，回答研究中的關鍵問題。」

參考資料

【1】https://share-ng.sandia.gov/news/resources/news_releases/canyon-tests/#.Wewmbfns6nn

更多前沿技術和創新產品，請關注微信公眾號：IntelligentThings，或者聯繫作者個人微信：JohnZh1984

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！