单穴位经皮电刺激对抗脑力疲劳的方法

ISSN 100020054CN 1122223 N

清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2009年第49卷第11期

2009,V o l .49,N o .116 38

175721760

单穴位经皮电刺激对抗脑力疲劳的方法

牛川森1

,　郝红伟2

,　李路明2

,　杨林畅2

,　姜长青

2

(1.清华大学机械工程系,北京100084;2.清华大学航天航空学院,北京100084)

收稿日期:2008210217

基金项目:国家“八六三”高技术项目(2006AA 02Z 4E 9);

国家“十一五”科技项目(2006BA I 03A 18)

作者简介:牛川森(1982—),男(汉),河南,博士研究生。通讯联系人:李路明,教授,E 2m ail :lil m @tsinghua .edu .cn

摘　要:脑力疲劳的监测和对抗研究对于社会公共安全具有重要意义。该文提出一种单穴位经皮电刺激方法,以模拟驾驶疲劳为模型,研究该方法对脑力疲劳的对抗作用。18名男性受试者驾驶模拟器90m in ,在刺激组受试者左侧内关穴施以经皮单穴位电刺激,采用SSS (Stanfo rd sleep iness scale )量表和眨眼参数变化对驾驶过程中受试者疲劳程度变化进行评价。刺激组受试者SSS 值显著低于对照组受试者(P <

0.001);对照组受试者在驾驶期间眨眼参数变化显著(P <0.05),而刺激组受试者眨眼参数无显著变化。实验结果表

明,该方法对于驾驶疲劳具有有效的对抗作用。关键词:电刺激;单穴位;经皮;脑力疲劳;模拟驾驶中图分类号:R 312

文献标识码:A

文章编号:100020054(2009)1121757204

Un i -acupo i n t tran scutaneous electr ica l

sti m ula tion s to coun teract m en ta l fa tigue

N I U Chua nse n 1,HAO Hongw e i 2,L ILum ing 2,

Y ANG L incha ng 2,J I A NG Cha ngq ing 2

(1.D epart men t of M echan ical Engi neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,

Be ij i ng 100084,Ch i na ;

2.School of Aerospace ,Tsi nghua Un iversity ,

Be ij i ng 100084,Ch i na )

Abstract :Effective m ental fatigue monito ring and counter m easure m ethods are i m po rtant fo r public safety .

T h is study p resents a

uni 2acupo int transcutaneous electrical sti m ulati on m ethod fo r use as a counterm easure fo r m ental fatigue during driving .18m ale subjects drove a labo rato ry driving si m ulato r fo r 90m inutes .U ni 2acupo int transcutaneous electrical sti m ulati on w as app lied at the left N eiguan acupo int on som e of the subjects .T he Stanfo rd sleep iness scale (SSS )and blink param eters w ere used to assess the fatigue changes during driving .T he results show that the SSS of the sti m ulated group is significantly higher than the contro l group at the end of the driving experi m ent (P <0.001).T he blink param eter changes related to fatigue are also significant in the contro l group during the driving (P <0.05),but no t in the sti m ulated group.T hese results indicate that uni 2acupo int transcutaneous electrical sti m ulati on is a valid counter m easure fo r m ental fatigue .Key words :electrical sti m ulati on;

uni 2acupo int;

transcutaneous;

m ental fatigue;si m ulating drive

目前,脑力疲劳状态监测研究主要通过主观感受、驾驶绩效、生理反应等对模拟驾驶产生的疲劳状态进行评价,相关技术尚未实际应用。脑力疲劳对抗以降低工作强度、短时休息、饮用含咖啡因饮料等为

主,特殊情况时使用药物,但对身体存在危害[1]

。

20世纪60年代出现的穴位电刺激疗法利用低

频脉冲电刺激代替针刺手法,刺激参数确定、可重复。由于该方法具有安全、副作用小等优势,近来开始被尝试应用于尚无特效疗法的生理心理疲劳及慢

性疲劳等症的对抗研究。赵建明等[2]

对某部队80名官兵进行针刺对抗运动性生理心理疲劳研究,结果表明针刺可以引起中枢神经向应激态转变,能够调

节和改善肌体疲劳。陈云飞等[3]

利用大鼠模型证明穴位电刺激能够通过调节大鼠下丘脑-垂体-肾上

腺轴的激素水平改善慢性疲劳综合症。董婕等[4]

指出经皮穴位电刺激可抑制因疲劳引起的脑电平均功率谱密度升高,改善疲劳状态。

经皮穴位电刺激对抗脑力疲劳具有较大潜力,但传统的双穴位方法需要成对穴位形成电流回路,使用电极数量多,刺激器和电极不可避免地会影响到驾驶员的正常操作。针对这种情况,本文提出一种新颖的基于单穴位的经皮电刺激方法并将其应用于疲劳对抗研究。与传统方法相比,单穴位经皮电刺激方法能够减少刺激电极数量,使经皮穴位电刺激对抗脑力疲劳的应用更为方便、现实。

1　实验方法

1.1　单穴位电刺激方法及装置

如图1a 所示,传统双穴位经皮电刺激方法成对