Электродермальная активность зачастую используется для отслеживания уровня стресса в медицине, игровой индустрии и маркетинге.
Исследователи из США разработали новую технологию для регистрации ЭДА, которая отличается от предшественников большей гибкостью и удобством, а также доступна для подключения к смарт-часам. Подробности, касающиеся эффективности разработки, опубликованы в Nature Communications.
Наши ладони способны выдать наше эмоциональное состояние. Они, например, склонны намокать, когда человек испытывает нервное напряжение. Это происходит из-за повышенной активности потовых желез, которая зависит от работы нервной системы. В такие моменты биоэлектрическая активность на поверхности кожи изменяется, что говорит об определенном уровне стресса, которое можно успешно фиксировать методом регистрации электродермальной активности.
Электродермальная активность (ЭДА), или кожно-гальваническая реакция, на практике используется для измерения эмоционального стресса, а также помощи людям с проблемами психического здоровья. Однако устройства для осуществления этого метода в настоящее время громоздки, ненадежны и некомфортны для постоянного ношения. Используемые гелевые или сухие электроды по ряду причин считаются не вполне эффективными и неудобными для длительного мониторинга. Они мешают активным движениям, не обеспечивают прочного и постоянного соединения с кожей, из-за чего сопротивление в процессе записи нарушается, а это, в свою очередь, снижает качество мониторинга. Кроме того, считается, что внешний вид устройства может увековечить социальную стигму, так как датчики прикрепляются к видным частям тела и очень хорошо заметны.
В качестве альтернативы электродам были изобретены ультратонкие, мягкие, носимые электронные татуировки из графена (graphene e-tattoos, GET). GET почти прозрачные, полностью приспосабливаются к рельефу кожи и соответствуют ее растяжимости. При этом среди ультратонких носимых электродов этот вид демонстрирует самое низкое сопротивление между поверхностями. Но несмотря на то, что такое устройство по качеству записи электрического сигнала и внешнему виду превосходит своих предшественников, оно, тем не менее, не лишено изъянов. Такой ультратонкий материал хоть и поддается растяжению, однако даже при небольшом усилии материал способен порваться. Попытки добавить в GET серебряную пасту и жидкий металл приводили к тому, что интерфейс становился крайне хрупким после высыхания пасты. Добавление же жидкофазных материалов требует, чтобы они были инкапсулированы полимерами, а это делает конструкцию более сложной и толстой.
Для преодоления существующих недостатков GET команда исследователей из США усовершенствовали технологию. Взяв за основу графеновые электронные татуировки, соединяющиеся с жестким браслетом, они использовали гетерогенные змеевидные ленты (heterogeneous serpentine ribbons, HSPR) и мягкую прослойку, чтобы значительно снизить напряжения в наномембране из графена и золота. HSPR с золотым змеевиком, оканчивающимся на плече графенового змеевика, значительно снижают деформацию (в 50 раз) по сравнению с гетерогенными прямыми лентами.
Такой дизайн позволяет справиться с натяжением, возникающим при движении руки в повседневных делах, делает устройство практически незаметным, позволяет делать записи ЭДА с любой поверхности тела. Но что не менее интересно, система способна передавать данные в жесткую схему, которая доступна для приобретения любому человеку – электронные смарт-часы. Все это делает GET наиболее приемлемым и эффективным для амбулаторной регистрации ЭДА.
Таким образом, исследователями был представлен первый растяжимый интерфейс между устройством субмикронной толщины и жесткими платами толщиной в миллиметр. Также с помощью корреляционного анализа им удалось доказать, что датчик ЭДА на основе GET имеет такую же точность обнаружения событий, как и гелевые электроды без движения. При движении, особенно в амбулаторных условиях, датчики на основе GET могут получать гораздо более стабильные сигналы ЭДА, чем гелевые электроды.
Авторы отмечают, что вдохновение для этого исследования они черпали из технологии виртуальной реальности (VR), игр и грядущей метавселенной для этого исследования. Сегодня VR (в некоторых случаях) используется даже в лечении психических заболеваний, однако возможности человеческого восприятия в виртуальной реальности по-прежнему недостаточны во многих отношениях.
Текст: Анна Удоратина