一个可穿戴的同位的神经机械信号传感器设备,用于同时双方向肌肉活动检测

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 可穿戴式传感器 穿戴式传感器
• 人与机器人的交互

背景情况:

• 同时测量肌肉神经和机械活动对于医疗机器人和辅助外骨架等应用至关重要.
• 现有的肌肉信号传感器通常仅限于单一模式或使用刚性组件,阻碍了合规接口.
• 需要灵活,易于制造的设备,能够同时定位,同时获得肌肉信号.

研究的目的:

• 开发和表征一种灵活的双模传感器贴片,用于同位测量肌肉神经和机械活动.
• 评估传感器在检测各种肌肉活动方面的性能及其在步行阶段估计中的应用.
• 为了证明双模传感器在增强肌肉功能评估和人机交互方面的潜力.

主要方法:

• 超薄 (25微米) 基板的制造,集成一个印表面电肌图 (sEMG) 传感器和一个基于电离子压力的肌肉变形传感器 (PMD).
• 描述sEMG传感器的信号噪声比率 (37.1dB) 和PMD传感器的灵敏度 (70.9kPa-1).
• 对同位素,同位素和被动伸展肌肉活动的超声波成像进行传感器响应的验证;在动态行走过程中调查双模信号.

主要成果:

• 开发的双模传感器贴片成功共定位并同时测量了神经 (sEMG) 和机械 (PMD) 肌肉信号.
• 传感器性能指标显示,这两种模式的信号质量都很高.
• 在使用双模信号进行步行阶段估计的应用显著降低了各种步行速度的平均估计误差,达到3.82% (p < 0.05).

结论:

• 灵活,易于制造的双模传感器为全面的肌肉活动监测提供了有前途的解决方案.
• 神经和机械传感的整合提高了诸如步行阶段估计等应用程序的准确性.
• 这种传感器具有重要的潜力,用于信息化肌肉评估和先进的人机交互.