穿戴柔性电极时压力对肌电采集性能的影响分析

柔性电极不仅继承了表面电极的优点,同时减小运动伪迹和噪声,在穿戴式肌电采集中得到普遍关注。在采集表面肌电信号过程中,柔性电极通常被集成到柔顺的织物中,通过织物松紧带间接对电极表面施加压力以固定电极。该压力对电极皮肤阻抗存在很大的影响,因此压力影响下的电极性能分析十分重要。本文首先设计一个压力与自制柔性电极阻抗关系的实验,在该柔性干电极上设置柔性压力传感器并松紧F夹准确改变施加在电极上方的压力大小,通过阻抗分析仪获得6个不同压力下皮肤-电极阻抗变化曲线。最后,在各个压力下对所制作的柔性电极进行肌电信号采集,并用噪声均方根、信噪比与Ag/Ag Cl电极进行对照,评价电极的实际采集性能。分析数据可得,在3N压力作用下采集肌电信号质量较好且较舒适,为可穿戴设备的电极固定所需压力提供一个参考值。

基于样本熵和个体化阈值的表面膈肌肌电信号起点检测

膈肌是人体最主要的呼吸肌,表面膈肌肌电(sEMGdi)信号的动作区间起点检测可用于呼吸康复训练,但心电(ECG)信号的存在增加了其检测难度,故本文对此提出了基于样本熵(SampEn)和个体化阈值的起点检测方法,简称样本熵法。该方法涉及样本熵特征的提取,样本熵特征参数w和r0的优化,个体化阈值的选取以及判断条件的设立。同时还选用其他三种常用方法与本文所提的样本熵法进行起点检测方面的比较,即利用小波变换(WT)去噪后再分别使用均方根(RMS)和能量算子(TKE)的起点检测方法,以及不做小波变换而直接使用TKE的起点检测方法。本文共采集12名健康受试者在2种呼吸状态下的sEMGdi信号,用于信号合成和算法检测。最后以误差的绝对值累加和作为评价起点检测精度的指标。最终结果表明,样本熵法在稳定性和精度两方面皆优于其他三种方法,是一种能适应个体间差异,无需提前对sEMGdi信号进行ECG信号去噪便可获得较高精度的起点检测方法,为基于sEMGdi信号的呼吸康复训练和实时交互提供了依据。