耳机原型(左)和用户佩戴效果(右)。
图片来源：加州大学伯克利分校
对于需要驾驶或操作重型机械的人来说，无法抗拒的困倦可能会带来巨大危险甚至致命。为了他们免受睡意困扰，美国加州大学伯克利分校工程师发明了一种可检测大脑困倦迹象的耳机，进而提醒人们及时采取相应“提神”措施。研究成果发表在最新一期《自然·通讯》上。
耳机检测脑电波的方式与脑电图相同。大多数脑电图使用一系列连接到头部的电极来检测脑电波，而耳机使用内置电极——耳塞来检测脑电波，耳塞电极专门设计用于与耳道接触。
耳塞检测到的电信号比传统脑电图检测到的电信号要小，但研究表明，他们的耳部脑电图平台足够灵敏，可检测到阿尔法波。阿尔法波是一种表现大脑活动状态的脑电波模式，当佩戴者闭上眼睛或开始入睡时，这种模式会增强。
用耳塞作为脑电图电极还需解决一些实际难题。为了获得准确的脑电图，电极需要与皮肤良好接触。研究团队希望设计出一种干燥且通用的模型，这样任何人都可将它们塞进耳朵并获得可靠读数。
团队最终设计了大、中、小3种尺寸的耳机。耳机采用悬臂设计，包含多个电极，可向耳道施加轻柔的向外压力，并使用柔性电子器件确保佩戴舒适。信号通过定制的低功耗无线电子接口读出。
作为实验的一部分，他们要求9名志愿者在黑暗的房间里戴上耳机，做一系列无聊的任务。每隔一段时间，志愿者们会被要求评估自己的困倦程度，并测量他们的反应时间。
结果发现，即使耳机的信号质量不佳，仍能对志愿者出现的困倦进行分类，准确度与同类更复杂且笨重的系统相当。这款耳机属于“开箱即用”设备，在对新用户进行困倦分类时也能保持准确性。
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