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实时监测肌肉力量和疲劳的可穿戴系统

泰然健康网
2024-12-23 08:24

1、研究背景

肌肉疲劳是运动损伤的主要诱因之一，由肌肉的长期刺激或使用引起。长期的肌肉疲劳会进而诱发慢性疼痛、肌肉骨骼疾病甚至是残疾。通过适量的锻炼肌肉，能够很大程度提高肌肉的抗疲劳能力。在进行运动健身或者康复训练的时候，如果能够有效地监测评估肌肉力量和疲劳状态，从而提供对运动量和运动强度更准确的指导，具有非常大的应用价值。但是当前缺乏更主观、定量式的监测评估肌肉力量和疲劳的手段，因此实时的、便捷的监测评估系统，对于医疗康健和运动训练都有着重要意义。

2、文章概述：

近日，北京大学胡又凡研究课题组该研究设计了可拉伸的表皮肌电传感贴片和可穿戴的柔性电路系统，提供了能实时监测肌电信号且评估肌肉力量和疲劳的一种策略。该研究设计的表皮肌电贴片具有优异的可拉伸性(>20%)、透气性以及贴附性能，能保持与皮肤良好的共形接触，实现较低的接触阻抗 (10-35KΩ)，使得采集的表皮肌电信号具有更低的环境噪声，且提高了信号的高保真度。该研究提出多特性提取和模式动态选择的策略，提取表皮肌电信号的六种时域特征与两种频域特征，动态选择最优相关性特征参数，从而实现对于人体肌肉力量和疲劳度的精准实时评估，结合外围电路和柔性布局实现了可穿戴的便捷监测。

3、图文导读：

图一：柔性可穿戴系统组成示意图。

图二：可拉伸sEMG表皮贴片设计及特征。

图三：表面肌电信号的特征和模式分析。

图四：可穿戴装置的肌肉力量和疲劳实时监测。

4、总结：

综上所述，通过将设计的表皮贴片贴在皮肤上，采集表皮肌电信号，该可穿戴系统可以通过分析时域和频域特征，实时表征肌肉力量和疲劳。这种可穿戴系统可以持续监测和评估肌肉状态，为高效安全的康复或健身训练提供及时的建议，并结合未来及时的反馈治疗(电刺激等)，可以预防慢性疼痛、肌肉骨骼疾病甚至肌肉疲劳导致的残疾。

论文信息：

A Flexible Wireless sEMG System for Wearable Muscle Strength and Fatigue Monitoring in Real Time

Qibei Gong, Xijun Jiang, Yuxuan Liu, Min Yu, Youfan Hu*

Advanced Electronic Materials

DOI: 10.1002/aelm.202200916

Advanced Electronic Materials 是先进材料家族中报道新型电子材料跨学科研究成果的代表期刊。它聚焦于材料科学、物理学以及电子和磁性材料领域的高质量、高影响力的研究成果。报道范围涵盖了电子和磁性材料的物理和物理特性、自旋电子学、基础电子学、器件物理和工程、柔性电子、光电器件、微纳机电系统和有机电子学等。同时也欢迎应用物理领域的基础研究工作。