无线表面肌电图 (EMG) 系统通过监测胫骨前肌、腓肠肌和股直肌等关键下肢肌肉的电信号活动，为鞋垫设计提供关键的客观验证层。通过分析行走过程中这些信号的频率变化，研究人员可以量化确定特定鞋垫设计是否能有效减轻神经肌肉负担并延缓肌肉疲劳的发生。
核心要点： 使用肌电图进行设计验证，超越了主观用户反馈，提供了生理学性能证明。通过测量肌肉活动中特定的频率变化，制造商可以科学地验证鞋垫在长时间活动中是否减轻了穿着者神经肌肉系统的负荷。
将生物信号转化为设计数据
监测关键肌肉群
该系统通过在特定的下肢肌肉上放置非侵入性电极来运行。
主要参考资料强调了对胫骨前肌（小腿前侧）、腓肠肌（小腿）和股直肌（股四头肌）的监测。
这些肌肉在步态周期中是稳定性和推进力的主要驱动因素。
通过频率变化识别疲劳
验证的核心指标是信号频率的变化。
随着肌肉疲劳，其电信号的频率会发生变化。
通过跟踪这些变化，系统可以提供一个量化时间表，说明用户在穿着特定鞋垫时何时以及以何种速度出现疲劳。
验证人体工程学功效
量化神经肌肉负担
人体工程学鞋垫的主要目标是降低运动的生理成本。
肌电图数据验证了鞋垫是否真正减轻了神经肌肉系统的负担。
这对于验证在长时间或负重运动中的性能尤为重要，因为疲劳会随着时间的推移而累积。
连接结构与肌肉反应
肌电图数据使设计师能够将物理属性与生物学结果联系起来。
中底硬度和足弓支撑的变化直接影响肌肉激活模式。
例如，如果肌电图显示胫骨前肌的激活度很高或疲劳速度很快，这可能表明鞋垫的减震或稳定性不足。
了解局限性
数据特异性
肌电图数据高度特异于所测量的肌肉。
虽然它可以有效地测量胫骨前肌或腓肠肌的负担，但它可能无法捕捉到较小的、未被监测到的稳定肌所承受的代偿性压力。
背景信息的必要性
关于“减轻负担”的数据必须在活动（例如，步行与跑步）的背景下进行解释。
肌肉活动减少通常是积极的，但系统必须确保鞋垫不会通过限制自然运动来减少活动，这可能导致不同的生物力学问题。
为您的目标做出正确的选择
为了在您的验证过程中有效利用无线肌电图，请将指标与您的设计目标保持一致：
- 如果您的主要重点是耐力和舒适度：优先分析频率变化，以验证鞋垫是否能延缓肌肉疲劳的生理发生。
- 如果您的主要重点是支撑和稳定性：分析肌肉激活幅度，以确保鞋垫结构（足弓支撑/刚度）不会导致稳定肌过度活跃。
通过将您的设计决策建立在客观的神经肌肉数据之上，您将从理论人体工程学过渡到科学验证的性能。
总结表：
| 监测指标 | 关键肌肉群 | 验证的设计影响 |
|---|---|---|
| 频率变化 | 胫骨前肌、腓肠肌 | 验证长时间使用中的疲劳减轻和耐力。 |
| 激活幅度 | 股直肌、小腿肌肉 | 验证支撑结构是否减轻了神经肌肉负担。 |
| 信号稳定性 | 下肢稳定肌 | 将中底硬度和足弓支撑与肌肉反应联系起来。 |
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参考文献
- Hsien‐Te Peng, Zong‐Rong Chen. The Soft Prefabricated Orthopedic Insole Decreases Plantar Pressure during Uphill Walking with Heavy Load Carriage. DOI: 10.3390/bioengineering10030353
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .