李忠東

氣囊式安全帶更舒適更貼心

目前，汽車(chē)最常用的安全設(shè)備有安全帶和安全氣囊。

發(fā)生交通事故時(shí)，傳統(tǒng)的安全帶能對(duì)撞擊起到緩沖的作用，防止人員遭受二次傷害。安全帶里面有一個(gè)卡輪，如果快速拉動(dòng)安全帶，里面的卡子就會(huì)由于安全帶滾輪的快速轉(zhuǎn)動(dòng)而被離心力帶出，迅速將安全帶鎖死，把人員固定在椅子上。待沖擊峰值過(guò)去，或者人已經(jīng)受到安全氣囊的保護(hù)時(shí)，安全帶就會(huì)放松以免壓傷人體。

在現(xiàn)代轎車(chē)?yán)?，安全氣囊是引人注目的新技術(shù)裝置。為了減小正面碰撞時(shí)造成的傷害，汽車(chē)方向盤(pán)中央普遍裝有安全氣囊系統(tǒng)，有些汽車(chē)在副駕駛員座前的工具箱上端也裝有這種系統(tǒng)。安全氣囊可以在極短的時(shí)間內(nèi)彈出，保護(hù)駕乘人員。

美國(guó)汽車(chē)制造商福特汽車(chē)公司技高一籌，將傳統(tǒng)的安全帶和安全氣囊合二為一，成功開(kāi)發(fā)出世界第一款氣囊式安全帶（圖1）。它的圓柱形氣囊從搭扣伸出固定住肩膀，內(nèi)裝一個(gè)縫入安全帶的氣袋。根據(jù)美國(guó)交通安全部門(mén)調(diào)查，61%的人認(rèn)為，安全帶的舒適感是影響乘客使用的關(guān)鍵，因此福特汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的氣囊式安全帶力求質(zhì)地柔軟，以便提升乘客的配戴意愿。

福特設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車(chē)身被撞擊時(shí)，傳統(tǒng)三點(diǎn)式安全帶壓力集中，會(huì)使乘客的頭部、胸部、肩頸遭受壓傷。特別是后排座位沒(méi)有安裝安全氣囊，更容易造成兒童和老年人肋骨斷裂和肩頸挫傷等。他們決定將氣囊式安全帶安裝在后排座位上，為乘客提供額外的碰撞安全保護(hù)。

一旦發(fā)生車(chē)禍，氣囊式安全帶會(huì)在40毫秒內(nèi)計(jì)算出相撞的嚴(yán)重程度，用座椅下面的壓縮氣體給安全帶自動(dòng)充氣（圖2）。充氣膨脹后的安全帶能增大和人體的接觸面，縮小與乘客身體的間隙，在車(chē)身遭受到側(cè)面或者正面撞擊的時(shí)候，能夠把乘客緊密地包覆和固定起來(lái)，達(dá)到最佳的安全保護(hù)效果。毫秒為一秒的千分之一。按照汽車(chē)在高速公路上的速度，40毫秒內(nèi)它可行駛約0.9米。

福特汽車(chē)公司安全工程技術(shù)人員表示，氣囊式安全帶可以減少胸部受到的壓力，緩和劇烈的頭部“甩鞭效應(yīng)”，有效地控制頭部和頸部失控狀態(tài)下的穩(wěn)定性，有助于乘客一直保持最安全的坐姿（圖3）?！八Ρ扌?yīng)”是指當(dāng)車(chē)輛遭受后方猛烈撞擊時(shí)，駕車(chē)者和乘客的頸部往往無(wú)法獲得有效支撐，頭部會(huì)突然后仰撞擊頭枕，然后向前甩出，像是甩動(dòng)鞭子一樣，如此來(lái)回幾次高速甩動(dòng)將嚴(yán)重傷害頸椎。

調(diào)查顯示，大部分人愿意使用這種最新的氣囊式安全帶（圖4）。有90%以上的被調(diào)查對(duì)象表示，氣囊式安全帶感覺(jué)更舒適、更貼心（圖5）。

汽車(chē)座椅可監(jiān)測(cè)心律

除了酒后駕車(chē)和操作失誤導(dǎo)致外，還有一部分交通事故是因?yàn)轳{車(chē)者生理出現(xiàn)問(wèn)題，如突發(fā)疾病等造成。駕駛汽車(chē)需要精神高度集中，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)使人疲憊不堪，特別在遇到復(fù)雜路況時(shí)，難免會(huì)突然感到緊張。除了大腦外，心臟也是其中備受影響的部位。

據(jù)美國(guó)疾病防控中心統(tǒng)計(jì)，每年大約有71.5萬(wàn)美國(guó)人在駕車(chē)時(shí)發(fā)作心臟病，避免事故的機(jī)會(huì)微乎其微。另外一些研究報(bào)告表明，多數(shù)車(chē)禍源于駕車(chē)者的心臟疾患，其中52%由心絞痛引起。為此，福特汽車(chē)公司正在開(kāi)發(fā)一種可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)駕車(chē)者心律的新型汽車(chē)座椅（圖6）。

心律指心跳的節(jié)奏，節(jié)奏快慢影響體內(nèi)血液循環(huán)速度，而循環(huán)速度決定著包括大腦在內(nèi)的身體各個(gè)部位供氧量的多少。來(lái)自竇房結(jié)信號(hào)引起的心臟跳動(dòng)稱(chēng)為正常的“竇性心律”，頻率每分鐘為60～100次。健康的心律是十分均勻的，心臟病或心臟神經(jīng)調(diào)節(jié)功能不正常時(shí)，會(huì)出現(xiàn)心律不齊或心律失常。

新型汽車(chē)座椅的關(guān)鍵區(qū)域載有6個(gè)特制的電極傳感器，它們直接透過(guò)駕車(chē)者的衣服就能夠讀取心臟的電脈沖波，監(jiān)測(cè)心律狀態(tài)（圖7）。傳感器串聯(lián)一個(gè)照相機(jī)，用來(lái)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)駕駛者是否有心臟病的癥狀。當(dāng)照相機(jī)監(jiān)測(cè)到駕車(chē)者以一個(gè)不同的角度下滑時(shí)，該傳感器就會(huì)檢測(cè)到其不規(guī)則的心跳。通過(guò)LED屏幕將信息顯示出來(lái)，使駕車(chē)者在第一時(shí)間了解和預(yù)防一些可能發(fā)生的緊急事故。研發(fā)人員指出，該系統(tǒng)有助于發(fā)現(xiàn)一個(gè)人是否有心血管方面的疾病，還能夠檢測(cè)高血壓或電解質(zhì)不平衡等其他病癥（圖8）。

新型汽車(chē)座椅的工作原理和24小時(shí)動(dòng)態(tài)心電圖一樣，只不過(guò)電極傳感器放置在座椅的背部而不是直接連接到司機(jī)身體上。描記心電圖是臨床上常用的確診心律失常的方法，但在不發(fā)作時(shí)捕捉不到有效的信息。而如果做24小時(shí)動(dòng)態(tài)心電圖檢查，帶上一個(gè)記錄心電圖的盒子時(shí)刻描記心電圖，就可連續(xù)記錄10萬(wàn)次左右的心電信號(hào)，有助于隨時(shí)了解患者心臟的情況，對(duì)心律失常、心肌缺血和心絞痛做出準(zhǔn)確的診斷。新型汽車(chē)座椅一旦發(fā)現(xiàn)駕車(chē)者心律異常，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)顯示一條消息告訴他靠邊停車(chē)。與此同時(shí)，反應(yīng)小組也會(huì)收到一份關(guān)于駕車(chē)者心臟情況的報(bào)告，通過(guò)相關(guān)系統(tǒng)告知必要部門(mén)提供救助。

一旦因駕車(chē)者發(fā)病汽車(chē)失控，福特汽車(chē)現(xiàn)有的車(chē)道偏離報(bào)警系統(tǒng)、車(chē)道保持輔助系統(tǒng)、低速行車(chē)安全系統(tǒng)、駕駛員警示系統(tǒng)和限速裝置系統(tǒng)也會(huì)立即啟動(dòng)，將車(chē)停到安全的地方（圖9）。

福特汽車(chē)公司表示，新型汽車(chē)座椅主要用來(lái)應(yīng)對(duì)社會(huì)老齡化現(xiàn)象。人類(lèi)壽命的延長(zhǎng)意味著駕駛中司機(jī)遇到突發(fā)心臟病的狀況增多，在駕駛過(guò)程中對(duì)心臟狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以保證用戶(hù)和公眾的道路安全和健康利益。

無(wú)獨(dú)有偶，英國(guó)諾丁漢大學(xué)研發(fā)的一款裝置通過(guò)采集心律變異性信號(hào)，也能夠起到監(jiān)測(cè)駕車(chē)者心律、呼吸和其他健康指數(shù)的作用。當(dāng)監(jiān)測(cè)到心律出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給這位駕車(chē)者發(fā)送警報(bào)，提醒他把車(chē)開(kāi)到路邊。如果警報(bào)被忽略，汽車(chē)上的主動(dòng)巡航控制系統(tǒng)和車(chē)道偏離系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)，安全引導(dǎo)車(chē)輛。它甚至能發(fā)送這些信息到控制中心，實(shí)施進(jìn)一步的行動(dòng)。作為諾丁漢大學(xué)在該項(xiàng)目上的合作伙伴，英國(guó)普萊塞半導(dǎo)體公司已經(jīng)成功地把電容式傳感器安到了汽車(chē)座椅上。為了讓整個(gè)系統(tǒng)外觀(guān)平整并且不引人注目，研究人員考慮用一款根據(jù)傳感器功能而設(shè)的紡織物，而不是直接就把設(shè)備綁到車(chē)座上（圖10）。endprint