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BIOINGENIERÍA

Alarmas contra el sueño

Para evitar accidentes, un asiento vibra, ventila y le avisa al conductor cuando está cansado

El sueño, el cansancio y la distracción al volante ‒aparte de la ebriedad y el exceso de velocidad– se encuentran entre las principales causas de accidentes de tránsito, que ocasionan la muerte de alrededor de 42 mil personas anualmente en Brasil, de acuerdo con el Sistema de Información de Mortalidad (SIM) coordinado por el Ministerio de Salud. Es un fenómeno global, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), que contabilizó 1.200.000 personas muertas por año en accidentes de tránsito. En el Informe de Situación Global sobre Seguridad Vial de 2015, la OMS, citando datos del SIM para Brasil, indica que del total de muertes en accidentes automovilísticos, un 5% correspondía a conductores de coches, un 18% a pasajeros de esos vehículos, un 1% a pasajeros y conductores de ómnibus, un 2% a pasajeros y conductores de camiones, un 28% a motociclistas, un 20% a transeúntes y un 23% a otros sin especificación.

Con tamaño problema, son siempre bienvenidas las tecnologías que de alguna manera puedan disminuir esas cifras. En Brasil, dos de éstas se encuentran en desarrollo para intentar disminuir al menos los accidentes entre choferes de camiones y ómnibus causados por el sueño, el cansancio o la distracción. La primera corresponde a un asiento antisueño creado por las empresas Marcopolo, TWE y Centro Multidisciplinar de Sonolência e Acidentes (Cemsa) que apunta a disminuir la fatiga de los conductores y evitar que se duerman mientras manejan. La otra, perteneciente a la empresa Vale, es un dispositivo llamado Brain Computer Interface (BCI) capaz de captar ondas eléctricas del cerebro a los efectos de prever las maniobras de los conductores de camiones en las minas de la empresa y, en el futuro, de vehículos pesados que transiten por las carreteras, o incluso los maquinistas de trenes –frenar, por ejemplo– y realizarlas antes de que los choferes tomen la iniciativa.

El asiento del conductor de Marcopolo, fabricante de carrocerías de ómnibus, que lleva el nombre de Antisleep Seat, fue creado por la empresa en su Innovation Center (MIC), con sede en la localidad de Caxias do Sul (Rio Grande do Sul), en colaboración con Cemsa, de Belo Horizonte, y la compañía TWE, perteneciente al grupo canadiense Woodbridge, fabricante de la gomaespuma moldeada de dicho asiento. Cemsa fue creada por el experto en trastornos del sueño y responsable de este proyecto, Marco Tulio de Mello. “Es una empresa de investigación, y nuestro objetivo consiste en ofrecerles soporte a las empresas en la gestión del riesgo de fatiga de su personal.”

Vale Simulador utilizado por Vale en la ciudad de Vitória (Espirito Santo) para la captación de ondas eléctricas cerebrales durante test de conducción de trenesVale

El asiento está equipado con cuatro dispositivos –butaca vibratoria, manta térmica de calefacción, ventiladores y altoparlantes para la emisión de mensajes–, que actúan en los momentos de fatiga y de somnolencia del conductor con el objetivo de mantenerlo alerta. Los comandos de este asiento se accionan a través de una aplicación de celular desarrollada en Cemsa que se comunica mediante bluetooth.

Dicha aplicación tiene tres versiones, que no son etapas complementarias, ya que cada una tiene diferentes especificaciones para determinar el nivel de fatiga del conductor antes del comienzo de su jornada de trabajo. En la primera, el propio trabajador alimenta el programa con sus datos personales, tales como edad, peso, estado civil, cantidad de hijos, rutina diaria de transporte y cómo duerme. También informa sobre el inicio y el término del trabajo y cuántas horas ha dormido durante las últimas 48 horas (h). “La segunda versión realiza un test de atención y concentración mediante el empleo de algo similar a un juego en el celular”, explica De Mello.

La tercera versión se vale de un equipo denominado plataforma de fuerza, y parece una balanza a la que el conductor debe subir. “Esta plataforma detecta el equilibrio, y así sabemos cuál es el grado de cansancio de la persona”, dice De Mello. Estos exámenes y test suministran la información que sirve de parámetro para establecer comparaciones con el estado del conductor a lo largo de la jornada de trabajo; por ende, deben aplicarse inmediatamente después de que el conductor se despierta de una buena noche de sueño y un poco antes de que inicie un viaje. “Comparando los resultados, un algoritmo [un conjunto de instrucciones matemáticas], también desarrollado en Cemsa, calcula el estado de fatiga del trabajador cuando empieza su viaje y anticipa cuál será el momento en que empezará a cansarse, accionando los dispositivos de alerta en distintos niveles y períodos, dependiendo del grado de fatiga”, explica Eduardo Kakuichi, analista de innovación del Sector de Innovación e Inteligencia Competitiva de Marcopolo. “Este asiento fue concebido inicialmente para los choferes de ómnibus, pero en el futuro podremos producirlo para su uso en camiones, máquinas agrícolas, trenes y aviones.

Volvo Lámparas de LED en el tablero del coche que emiten luz infrarroja e invisible sobre el rostro del conductor. Sensores que captan la luz reflejada y muestran señales de somnolencia y fatigaVolvo

Para realizar estos cálculos y determinar el nivel de fatiga, la aplicación considera también el ritmo circadiano, el período de alrededor de 24 h en que se basa el ritmo biológico de casi todos los seres vivos. “La temperatura interna del cuerpo humano varía en un crescendo que va de las 6 h a las 21 h, con una pequeña merma después del mediodía”, dice Kakuichi. “Posteriormente, la misma cae hasta llegar a la mínima, entre las 4 h y las 5 h de la mañana.”

La aplicación determina en qué momento el asiento debe vibrar o calentar el respaldar con la manta térmica. “Las acciones del asiento alteran la temperatura de la superficie del cuerpo y, de esa manera, también la temperatura interna, retardando el inicio de la fase de fatiga”, explica Kakuichi. “En otro momento, los ventiladores instalados en la asiento insuflan aire en las zonas del cuello y de las pantorrillas, y disminuyen la temperatura periférica local causando un pequeño choque térmico que deja al conductor más alerta. Asimismo, éste recibe mensajes sonoros a través de altoparlantes embutidos que provocan un quiebre de la monotonía y el restablecimiento de su atención.”

Entre dichos mensajes hay avisos en los primeros niveles de fatiga, como uno que dice: “Usted ya está trabajando o está despierto hace tiempo; en su próxima parada póngase cerca de una luz fuerte”. En condiciones más críticas, el mensaje es el siguiente: “¡Atención, atención, atención! Su nivel de fatiga ha llegado a una situación extrema. Debe finalizar su jornada de trabajo o efectuar una parada para descansar urgentemente. Por favor, no corra riesgos, sea prudente y cauteloso”.

Antes del conductor
El aparato BCI, del Instituto Tecnológico Vale (ITV), de Belém (Pará), trabaja con la interacción entre el cerebro y la computadora. Mediante electrodos acoplados a la cabeza, este dispositivo capta señales electroencefalográficas –las ondas eléctricas cerebrales– durante la realización de una tarea. Para probar el BCI, se capturaron esas ondas del cerebro de un maquinista mientras “conducía” un tren en un simulador situado en el Centro de Ingeniería Logística de Vale, con sede en la ciudad de Vitória. Para el desarrollo del aparato, lo que interesaba eran las señales electroencefalográficas registradas inmediatamente antes, durante y después de la realización de maniobras a cargo del conductor, tales como frenar, acelerar y desacelerar el vehículo, por ejemplo.

El coordinador del proyecto, Shubert Carvalho, científico de la computación e investigador del ITV, explica que esto se hizo varias veces con diversos maquinistas en el simulador, para crear un banco de datos de las señales captadas de sus cerebros durante la acción realizada. Carvalho explicó que esas señales son continuas y, para que las pueda usar el BCI, deben dividirse en partes. “Técnicamente, a esos fragmentos se los denomina épocas”, explica. “Cada una tiene un tamaño fijo, una banda de frecuencia y una relación temporal con la acción. El punto cero indica dónde sucedió la acción, tal como el frenar, por ejemplo. El tiempo negativo precede a su ejecución y el positivo es posterior.”

El BCI está programado para reconocer esos patrones de señales eléctricas y de frecuencia y asociarlos a una acción que el conductor del vehículo ejecutará. En los test realizados en los simuladores del centro de logística, la anticipación del BCI fue de hasta 1 segundo, con una precisión del 90%. En una situación real significaría que el vehículo frenaría varios metros antes de que un conductor humano lo hiciera, evitando así un accidente o reduciendo sus daños.

De las dos tecnologías, la que está más cerca de entrar en uso es la del asiento antisueño de Marcopolo. “Antisleep Seat se encuentra en fase de pruebas de campo, instalada en ómnibus de empresas asociadas y monitoreada para evaluar posibles mejoras”, comenta Kakuichi. “Estamos trabajando en la factibilidad de la producción a escala industrial, definiendo socios para la provisión de los componentes. Esperamos que esté disponible para su comercialización en el transcurso de este año.”

El BCI, de Vale, aún se encuentra en etapa de pruebas de laboratorio y de producción del prototipo, sin previsión para salir al mercado. “Es una tecnología nueva, que aún no se comercializa en el mundo”, afirma Carvalho. El hardware será producido por otra empresa que aún debe definirse. Tendrá forma de vincha y pesará entre 50 y 60 gramos. “Será cómodo y no le molestará a quienes usan gafas, por ejemplo”, dice Carvalho. “Por eso y porque pesa poco, el conductor podrá utilizarlo durante varias horas, de día o de noche.”

Sensores despiertos y test
En el mercado mundial existen otras tecnologías tendientes a evitar que los conductores de todo tipo de vehículos se duerman al volante y, por consiguiente, que pueda disminuirse la cantidad de accidentes. Una de éstas, llamada Driver State Estimation, se encuentra en desarrollo en la empresa Volvo. Funciona con pequeñas lámparas de LED que emiten luz infrarroja (invisible para el ser humano) sobre el rostro del conductor. Sensores instalados en el tablero del coche captan la luz reflejada y, de acuerdo con algunos datos –tales como grado de apertura de los ojos o la posición y la inclinación de la cabeza–, “detectan” si el conductor está somnoliento o se ha dormido y emiten señales sonoras para alertarlo.

Existen también otros sistemas estadounidenses que en lugar de actuar sobre el conductor, lo hacen sobre el coche. Éste es el caso del llamado Safety Pilot, que está desarrollándose en la Universidad de Michigan. Mediante una red inalámbrica, el sistema hace posible que vehículos automotores se comuniquen entre sí en tiempo real evitando colisiones y mejorando el tránsito. En Detroit, General Motors está probando un prototipo de parabrisas que le suministra al conductor una visión aumentada de algunos puntos de referencia de la carretera. Denominado Advanced Vision System, este sistema se vale de cámaras infrarrojas para monitorear la posición de la cabeza del conductor y la dirección de su mirada en la carretera. Y puede también realzar los bordes de las carreteras cuando se maneja en medio de la neblina, por ejemplo.

Además de estas nuevas tecnologías, otra manera de intentar reducir la cantidad de accidentes y las muertes en el tránsito consiste en examinar a los conductores para saber si están usando drogas. En marzo de 2016, entró en vigor en Brasil la Ley nº 13.103, de 2015, que obliga a los choferes profesionales de furgonetas, camiones y autobuses a someterse a test toxicológicos cuando renuevan sus licencias de conducir o cambian de categoría, y cuando ingresan o se desvinculan de una empresa. Con este examen, que se realiza con una muestra de pelo o de uña, se puede detectar el uso de drogas tales como cocaína, crack, heroína, marihuana y anfetaminas, por ejemplo, durante los 90 días anteriores a su aplicación. La ley es aplicada y fiscalizada por los departamentos de tránsito de cada estado al momento en que los conductores actualizan sus documentos.

“El consumo de alcohol y otras sustancias psicoactivas es cada vez más común entre estos trabajadores”, dice el psicólogo Lúcio Garcia de Oliveira, del Departamento de Medicina Legal, Ética Médica y Medicina Social y Laboral de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FM-USP). En febrero de este año, Garcia de Oliveira culminó un estudio sobre los efectos del uso múltiple de drogas sobre el sueño de los conductores de camiones en el estado de São Paulo.

En el marco de esta investigación, que empezó en 2012, Garcia de Oliveira escuchó a 684 conductores. “Constatamos que durante los 30 días anteriores a las entrevistas, el 67,3% de los participantes había usado alcohol, el 34,6% en forma abundante, un 26% como binge drinking [consumo episódico y excesivo de una gran cantidad de bebidas alcohólicas en un corto lapso de tiempo] y un 9,2% de ellos corría riesgo de desarrollar adicciones”, comenta el investigador. “Asimismo, el 54,6% de los entrevistados informó sobre el uso múltiple de alcohol y otras drogas. En esa población, el consumo fue mayor y se caracterizó por la ingestión de cinco copas, en contraste con aquéllos que ingirieron tan sólo una copa.”

Proyecto
Estudio sobre el uso múltiple de drogas, el funcionamiento cognitivo, psíquico, y emocional y los trastornos del sueño entre conductores de camiones en el estado de São Paulo (nº 11/11682-0);  Modalidad Joven Investigador; Investigador responsable Lúcio Garcia de Oliveira (USP); Inversión R$ 414.498,01

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