【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】卒中作為導(dǎo)致長期殘疾的主要原因之一，75%卒中患者會出現(xiàn)手部功能運(yùn)動障礙。然而，為確保現(xiàn)有臨床表面肌電圖(sEMG)傳感器的皮膚-傳感器界面接觸穩(wěn)定，需要過度施壓和使用醫(yī)用膠帶，存在潛在皮膚損傷及過敏風(fēng)險。皮膚-傳感器界面不穩(wěn)定也會導(dǎo)致干擾引入與信噪比(SNR)下降。因此，如何研究設(shè)計低成本低損耗的表皮sEMG傳感器系統(tǒng)，為臨床卒中患者提供一種定量、精準(zhǔn)、系統(tǒng)、科學(xué)的監(jiān)測手段已成為柔性電子生理信號監(jiān)測領(lǐng)域的一個重要研究方向。
近期，蘇州醫(yī)工所楊洪波研究員團(tuán)隊和賓夕法尼亞州立大學(xué)程寰宇團(tuán)隊共同報告了一種用于手勢識別和臨床手功能康復(fù)的共形、可延展、透氣、生物兼容的表皮肌電傳感器系統(tǒng)(圖1)。該傳感器優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，相較于傳統(tǒng)蛇形結(jié)構(gòu)設(shè)計，信噪比從18.89dB提高到29.15dB，極大地改善了sEMG采集質(zhì)量(圖2a-c)；引入2種激光制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的低成本透氣制造，透氣性處理后水蒸氣透過率提升6倍；集成自研柔性采集電路，實(shí)現(xiàn)8通道sEMG實(shí)時監(jiān)測(圖2d，e)；分別結(jié)合二維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與近紅外分析手段，實(shí)現(xiàn)高精度手勢識別與卒中手功能康復(fù)臨床概念驗(yàn)證。
該研究成果以“Conformal,stretchable,breathable,wireless epidermal surface electromyography sensor system for hand gesture recognition and rehabilitation of stroke hand function”為題發(fā)表于期刊Materials&Design。碩士研究生楊科榮為第一作者，楊洪波研究員、郭凱副研究員、張森浩博士后和程寰宇教授為共同通訊作者。該研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然基金(青年)等資助。
圖1. 用于手勢識別和臨床手功能康復(fù)的共形、可延展、透氣、生物兼容的表皮肌電傳感器系統(tǒng)示意圖
圖2. 表皮肌電傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝制備與集成示意圖
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