基于离子超电容柔性压力传感器的肌肉运动状态监测方法研究

基本信息
批准号:61801012
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:李儒雅
学科分类:
依托单位:北京航空航天大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘惠兰,刘园园,代晓景,谢晓莹,于浩然
关键词:
穿戴式健康监护超电容传感柔性传感肌肉监测穿戴式压力传感器
结项摘要

Enabled by emerging sensor technology, muscle activity monitoring is one of the effective approach to maintain efficacy in rehabilitation training. However, current muscle activity monitoring systems are still to be improved in capturing mechanical signal of localized muscle with high sensitivity mechanical sensors and high signal noise ratio in a wearable manner. A solution to solve such problem is proposed here by applying novel supercapacitive iontronic pressure sensor with high sensitivity, low noise, and ultrathin flexible package on human skin to monitor the mechanical contractions of patient’s muscle during rehabilitation training. The sensing principle of the ultrathin skin-attached iontronic supercapacitive sensor on skin surface will be studied while its electrical and mechanical model being established and verified both theoretically and experimentally. The effect of mechanical and electrical property of the skin to the skin-attached iontronic supercapacitive sensor will be quantified by using in-vitro skin model. Sensor output signal will be analyzed using pattern recognition algorisms to reveal the relationship between muscle activity and the interface pressure on the human skin. By integrating pressure sensing array, a real-time wearable muscle activity monitoring system with both electrical and mechanical monitoring capability can be achieved. Such system will provide a novel wearable platform for rehabilitation training where both training efficacy and quality assurance can be ascertained.

肌肉运动状态监测是维持康复训练有效性的方式之一。现在常用的肌肉运动状态监测存在被测生物信号易受环境噪声干扰与传感灵敏度不足的问题,因此限制了医护人员为患者提供更加有针对性且有效的治疗。新型贴附式离子超电容压力传感器具有高灵敏度和抗噪声干扰等优点,能有效解决上述问题。因此本项目拟利用这种新型传感器实现可穿戴无创式实时肌肉运动状态监测。建立人体皮肤表面与传感界面压力的传感模型,分析并验证贴附式离子超电容传感器的传感机制,量化皮肤机械与电学特性变化对贴附式压力传感的影响。通过模式识别算法分析传感器输出,从而识别肌肉的运动状态,实现便携可穿戴式肌肉运动状态实时监测。本项目将为皮肤贴附式离子超电容压力传感器的肌肉运动状态监测提供理论与实验依据,从而为康复训练提供一个可穿戴无创式实时监测肌肉运动状态的方法。

项目摘要

肌肉运动状态监测是维持康复训练有效性的方式之一。现在常用的肌肉运动状态监测存在被测生物信号易受环境噪声干扰与传感灵敏度不足的问题,因此限制了医护人员为患者提供更加有针对性且有效的治疗。新型离子超电容压力传感器具有高灵敏度和抗噪声干扰等优点,能有效解决上述问题。因此本项目利用这种新型传感器实现可穿戴无创式实时肌肉运动状态监测。建立人体皮肤表面与传感界面压力的传感模型,分析并验证离子超电容传感器的传感机制,量化皮肤机械与电学特性变化对贴附式压力传感的影响。通过模式识别算法分析传感器输出,从而识别肌肉的运动状态,实现便携可穿戴式肌肉运动状态实时监测。本项目为离子超电容压力传感器的肌肉运动状态监测提供理论与实验依据,从而为康复训练提供一个可穿戴无创式实时监测肌肉运动状态的方法及测试平台。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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