Исследователи из Техасского университета в Остине разработали временную «электронную татуировку» для ладони, которая может отслеживать возбуждение и стресс с помощью электропроводности кожи. Электронная татуировка может быть надежным способом отслеживать свои эмоции для людей с такими состояниями, как тревога или депрессия.
В исследовательской статье, опубликованной в журнале Nature Communications, татуировка на ладони держалась в течение 15 часов, пока испытуемые занимались повседневными делами, такими как вождение автомобиля, еда и физические упражнения.
Наншу Лу, профессор Техасского университета в Инженерной школе Кокрелла в Остине, сказала, что электронная татуировка может позволить пациентам отслеживать уровень стресса, не надевая громоздкое медицинское устройство.
«Это такая ультратонкая и невидимая татуировка, — сказала Лу, автор исследования, — но механически она достаточно устойчива, чтобы выдержать все виды деятельности».
На протяжении десятилетий врачи прикрепляли к телу электроды для считывания электрических сигналов от мозга и сердца. Электронные устройства, которые сообщают нам о нашем здоровье, такие как тонометры, обычно используются в кабинете врача.
По словам Аарона Франклина, профессора электротехники и вычислительной техники в Университете Дьюка, некоторые из первых «электронных татуировок» были сделаны для доставки таких наркотиков, как опиоиды. По его словам, за последние 5-10 лет был сделан толчок к разработке носимых электронных датчиков, таких как трекеры Fitbit и умные часы, для мониторинга здоровья в течение дня, а не только на приеме у врача.
Лу изучает электронные татуировки более 12 лет. Она создала растяжимую татуировку на груди, чтобы контролировать здоровье сердца, и получила грант в размере 1,5 миллиона долларов на разработку электронной татуировки, которая отслеживает симптомы пневмонии. Она хочет создать датчики для сбора важных медицинских данных, которые легко носить и использовать.
По ее словам, цель состоит в том, чтобы сделать электронику, будь то датчики или процессоры, «такими же мягкими и эластичными, как человеческие ткани».
Когда мы испытываем сильные эмоции, такие как возбуждение и стресс, наши эккринные потовые железы наполняются, делая нашу кожу более электропроводной. Смарт-часы могут содержать датчики на запястье, которые измеряют электропроводность кожи для отслеживания уровня стресса.
Лу подняла планку, отслеживая стресс в той части тела, где сосредоточено больше всего эккринных потовых желез: на ладони. По словам Лу, электронная татуировка на ладони даст владельцу более точные показания стресса, чем смарт-часы, но татуировка должна оставаться на одной из самых активных частей тела.
Прямо сейчас ученые собирают данные о эккринных потовых железах на ладони, прикрепляя гелевые электроды со свисающими проводами, которые подключаются к наручным часам. По словам Лу, гелевые электроды жесткие и громоздкие и могут упасть во время повседневной деятельности.
Электронная татуировка на ладони Лу остается как временная татуировка. Ее команда также создала две S-образные золотые ленты, которые находятся на ладони и соединяют татуировку на ладони с наручными часами. Наручные часы по беспроводной сети отправляют данные на смартфон, где владелец может их прочитать.
Золотые ленты очень тонкие, всего 750 нанометров в толщину. Лист бумаги, для справки, имеет толщину около 100 000 нанометров.
В лаборатории команда Лу впервые подтвердила, что электронная татуировка давала такие же показания, что и гелевые электроды. Затем они прикрепили к запястьям двух человек по двое одинаковых часов. Одни часы были подключены к гелевым электродам на ладони. Другие были связаны с ультратонкими золотыми лентами и электронной татуировкой.
Они собирали данные в течение 15 часов, пока люди занимались повседневными делами, такими как учеба, еда, физические упражнения и сон. Гелевые электроды падали от трех до пяти раз за 15 часов. Электронная татуировка была надежно прикреплена.
Команда Лу не первая разработала электронную татуировку, но одна из первых создала ее для ладони. По словам Франклина из Университета Дьюка, для того чтобы электронные татуировки стали широко использоваться в медицинском мире, им необходимо преодолеть два ключевых препятствия. Во-первых, их показания данных должны быть постоянно правильными. Во-вторых, им необходимо собрать надежные данные о множестве разных пациентов — например, о тех, кто больше потеет от природы или имеет разный тип кожи.
«Такого рода большие проблемы ждут любую технологию, которая собирается продвинуться дальше действительно хорошей исследовательской работы, которой является эта», — сказал Франклин, который не участвовал в исследованиях Лу.
Чтобы электронная татуировка на ладони Лу могла отслеживать тревогу и депрессию, потребуется одобрение FDA. Ее план состоит в том, чтобы продолжать дорабатывать татуировку, чтобы предоставлять точную и постоянную информацию об уровне возбуждения и стресса.
Лу рассматривает электронные татуировки как способ «оцифровать» человеческое тело. Она отметила закономерность в развитии технологий на протяжении многих лет: люди становятся все более цифровыми, а роботы начинают перенимать навыки и интеллект людей. Ее цель — еще больше приблизить людей к преодолению этого разрыва.