用于人体情绪识别的表皮混合电子系统

情绪可以有效反映人的生理和心理状态，在日常生活中起着举足轻重的作用。然而与情绪密切相关的多种疾病，具有隐蔽性，难以提前预防，对患者的生活造成很大困扰。由于脑电信号（EEG）可以反馈人类情绪对应的电位变化，这为情绪识别提供了一条可行的路径。脑电信号幅值低，易受到外界噪声干扰，获取高保真度的脑电信号是实现情绪识别的基础。目前用于脑机接口的数据采集设备通常为多通道刚性电极集成的脑电帽，其便携性和佩戴舒适性较差，易受运动伪影的影响。此外，脑电信号的非平稳性和个体间存在域转移问题，也会导致分类准确性下降。因此，在确保脑电采集设备佩戴舒适性和便携性的同时，实现高质量信号的采集和高精度的情绪分类仍然存在重大挑战。近年来，开发高性能的柔性表皮电极成为研究热点。如何降低电极的接触阻抗，进一步提高电极在极端变形、出汗、运动、高湿度等复杂条件下，稳定采集高质量电生理信号的能力成为研究关键。

【解决方案】

本成果提出了一种以黏合剂和疏水性双层水凝胶（AHBH）为界面的皮肤生物传感器，用于高精度的情感分类。AHBH实现了显著的附着力结合邻苯二酚基团的粘附机制和静电吸引。同时，基于疏水基团重排和表面能降低的协同效应，AHB疏水层通过仅0.5小时的疏水处理展现133.87°的水接触角。还引入了氢键和静电键，以形成无缝粘附疏水水凝胶界面，并分别抑制粘附衰减。利用AHBH作为理想的设备/皮肤接口，生物传感器可以可靠地收集高质量的电生理信号，即使在振动、出汗和长期监测条件下。此外，皮肤上的电极、数据处理和无线模块被集成到便携式头带中，用于基于EEG的情绪分类，采用基于转移学习技术的域自适应神经网络，以减轻域移位的影响，达到较高的分类精度。