BIOTECNICAL SYSTEM FOR DETERMINING THE STATE OF HUMAN PSYCHOEMOTIONAL

Струнин Р.М.

ORCID: 0000-0001-5764-5844, Аспирант кафедры «Биомедицинские и электронные средства и технологии», Владимирского государственного университета имени А.Г. и Н.Г. Столетовых

БИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Аннотация

Статья посвящена вопросу создания биотехнической системы определения психоэмоционального состояния человека, представляющей собой совокупность методов и средств измерения электрокожного сопротивления ладони руки человека. В данной статье в кратком виде представлены: проблемы изучения психоэмоционального состояния организма человека, сравнительная характеристика методов измерения ЭКС, устройство для съема данных электрокожного сопротивления, результаты исследования психоэмоционального состояния организма человека.

Ключевые слова: биоимпедансный идентификатор, кожно-гальваническая реакция, электрокожное сопротивление, вегетативная нервная система,  психоэмоциональное состояние человека.

Strunin R.M.

ORCID: 0000-0001-5764-5844, Postgraduate student, Biomedical and electronic means and technology, Vladimir State University named after Alexander and Nikolay Stoletovs

BIOTECNICAL SYSTEM FOR DETERMINING THE STATE OF HUMAN PSYCHOEMOTIONAL

Abstract

The article is devoted to the creation of the biotechnology system determining the psycho-emotional state of a person, which is a set of methods and tools for measuring the electric resistance, the palm of the human hand. In this article are presented in summary form: problems of studying the mental and emotional state of the human body, the comparative characteristic measurement methods pacemaker, a device for the removal of pacemaker data, the results of psycho-emotional state of the human body.

Keywords: bioimpedance identifier, galvanic skin response, electrodermal resistance, autonomic nervous system, the psycho-emotional state of a person.

Организм человека наделен уникальными способностями, позволяющими ему самостоятельно адаптироваться к различным условиям внешней среды. Вместе с тем, с течением времени, в работе организма человека могут происходить сбои, к примеру, психосоматические заболевания, нарушения в регуляции нервной и эндокринной систем, в работе сердечно-сосудистой системы и другие, вызванные информационными и физическими перегрузками в работе, низким качеством пищи, воздействием на организм излучения и другими причинами.

Изучение влияния факторов внешней среды, оказывающих воздействие на организм человека, определение методов диагностики и коррекции состояния организма способствовало разработке биотехнической системы для определения психоэмоционального состояния человека.

В настоящее время диагностика психоэмоционального состояния людей проводится специалистами с применением различных психологических тестов, выполнение которых занимает немало времени, получаемые данные субъективны и не всегда точны, что может привести к неправильному постановке диагноза.

В статье предлагается рассмотреть подход к определению психоэмоционального состояния организма человека на основе применения биоимпедансного метода измерения. Это позволит объективно определять особенности психоэмоционального состояния человека, сокращать время диагностики пациента и повышать точность результатов измерения.

По информации д.б.н. Князева Г.Г. и д.п.н. Слободской Е.Р., лучшим индикатором симпатического тонуса считается сигнал электродермальной активности [3]. Известны два наиболее часто применяемых метода измерения параметров электродермальной активности: метод Тарханова, основанный на измерении биопотенциалов на поверхности кожи, традиционно называемый кожно-гальванической реакцией; метод Фере, основанный на измерениях электрокожной проводимости [2]. Сравнительная характеристика двух методов представлена на рис.1.

Большинство современных устройств регистрируют кожно-гальваническую реакцию по измерению электрокожного сопротивления. Сопротивление ряда участков тела человека, в том числе ладоней рук, зависит от деятельности потовых желез, которыми управляет центральная нервная система. Любое эмоциональное возбуждение или нервно-психическое расслабление заставляют потовые железы работать в разных режимах, что приводит к изменению сопротивления кожи человека.

На основе анализа технических характеристик устройств, применяемых для измерения электрокожного сопротивления, был выбран в качестве базового - метод Фере, как наиболее устойчивый к помехам переменного типа.

Биоимпедансный идентификатор позволяет проводить измерение (по методике измерения кожно-гальванической реакции «по Фере» [2])  ладонной поверхности кистей рук человека, в динамике получать параметры электрокожного сопротивления для получения объективной картины психофизического состояния человека.

На рис.2 представлена рабочая плоскость регистрирующего устройства параметров электрокожного сопротивления биоимпедансного идентификатора человека.

 

Рис. 1. Сравнительная характеристика методов измерения электрической активности кожи

Биоимпедансный идентификатор человека – устройство, позволяющее распознавать человека в результате измерения электрокожного сопротивления его биоткани (пальцы и кисти рук).

Широкие возможности метода измерения «по Фере» позволяют использовать биоимпедансный идентификатор не только как средство идентификации, но и как средство оценки психоэмоционального состояния человека. Для этого, необходимо переключить биоимпедансный идентификатор на режим оценки психоэмоционального состояния, активировав два электрода – Э₀ и Э₉ (рис.2). Через электрод Э₀ пропускается ток проводимостью 10 мкА. Внутреннее сопротивление внешней цепи 470 кОм. Материал электродов серебро-хлорид серебра (Ag-AgCl), который является наиболее стабильным и его электродный потенциал минимален [1].

Рис. 2. Рабочая плоскость регистрирующего устройства биоимпедансного идентификатора, где Э₀ – токовый электрод; Э₁-Э₁₆ – измерительные электроды

На рис.3 представлен пример записи электрокожного сопротивления объектов исследования, которые являлись лицами мужского и женского пола в возрасте от 20 до 24 лет. Измерение проводилось в динамике с промежутком между измерениями 30 секунд. Все объекты исследования находились в тихом, изолированном от внешних раздражителей помещении при комнатной температуре, в удобном положении сидя, исключая дискомфорт и влияние раздражающих факторов.

На графике видно (рис.3), что сопротивляемость организма внешнему энергетическому воздействию имеет колебательный характер и характеризует процессы в организме, влияющие на электрические свойства данной зоны.

Рис. 3. Пример записи электрокожного сопротивления объектов исследования

На десятом измерении, у объектов исследования происходил эмоциональный всплеск, связанный с просмотром видео о проведении патанатомического вскрытия.

На рис.4 представлен график электрокожного сопротивления одного из объектов исследования мужского пола в возрасте 24 лет, на фон была включена классическая музыка, которая нравится объекту исследования.

Рис. 4. Пример записи электрокожного сопротивления одного из объектов исследования

На графике можно наблюдать спокойное психоэмоциональное состояние до 11 измерения, после с объектом исследования проводился разговор волнующую тему, которая привела к повышению электрокожного сопротивления, указывая на то, что затронутая тема привела к возбуждению его симпатической нервной системы. Длительность данного пика была кратковременной, так как испытуемый после перешел в состояние релаксации и стал контролировать свое эмоциональное состояние. Пики 22 и 28 измерения на графике показывают реакцию объекта исследования на стук в дверь и вошедшего постороннего человека в помещение.

На рис.5 представлен график объекта исследования мужского пола в возрасте 20 лет. Как видно из графика, в начале исследования показатели  электрокожного сопротивления имеют колебательный характер, связанный с сопротивляемостью организма внешнему энергетическому воздействию, однако в момент разговора (в период с 11 по 21 измерения) зафиксировано повышение электрокожного сопротивления, с 21 по 24 измерение эмоциональное состояние объекта исследования перешло в исходное (фоновое) значение, после чего с 24 по 28 измерение наблюдался еще один эмоциональный всплеск с повышением электрокожного сопротивления, связанный с неожиданным похлопыванием объекта исследования по плечу сзади.

Рис. 5. Пример записи электрокожного сопротивления одного из объектов исследования

На основании полученных результатов исследования можно сделать вывод, что данная биотехническая система позволяет определять электрокожное сопротивление человека и оценивать его психоэмоциональное состояние. Система может применяться при диагностике состояния пациентов в медицинских организациях, лиц, чья профессиональная деятельность связана с риском аварий, несчастных случаев (авиадиспетчеры, водители, машинисты), при подготовке сотрудников спецподразделений для оценки реакций организма на различные стрессовые нагрузки, которые возникают в определенных боевых ситуациях.

Литература

1. Струнин Р.М. Особенности выбора электродов для измерения электрокожного сопротивления в точках акупунктуры. Мат-лы Всероссийской научно-практической конференции «Агаджаняновские чтения», РУДН, 2016 г.
2. Суходоев В.В. Модифицированная методика регистрации КГР человека для оценки основных компонентов его ПФС. Тенденции развития современной психологической науки. Мат-лы конф. ИП РАН 2007 г., часть II, с. 347-349.
3. Калашников В.Г. «Электрометр. Технические материалы», c.18.

References

1. Strunin R.M. Features selection electrodes for measuring the electric resistance at acupuncture points. Materials of the All-Russian scientific-practical conference «Agadzhanyanovskie reading», RUDN, 2016.
2. Sukhodoev V.V. The modified technique of registration RAG person to assess the main components of its SFC. Trends in the development of modern psychology. Materials of conf. IP RAN in 2007, part II, p. 347-349.
3. Kalashnikov V.G. «Electrometer. Technical materials», p.18.