高吸水性海绵填充物的主要功能在于柔性织物电极中，它充当自适应内衬，稳定传感器与皮肤之间的连接。 这种衬垫使电极能够精确地贴合复杂的三维身体轮廓，例如小腿肌肉群，确保连续接触。 通过提供机械缓冲，海绵可以补偿活动期间身体形状的变化。
海绵填充物有效地将电极从无源传感器转变为动态接口。 其关键价值在于通过防止通常在体育活动中产生噪声的物理间隙和移位来保持信号的完整性。
信号稳定机制
要理解为什么需要这种填充物，必须考察将传感器放置在运动中的人体上的机械挑战。
适应三维轮廓
人体不是一个平面；它由曲线和不规则形状组成。
海绵填充物使织物电极能够塑形以适应这些三维结构。 这对于像小腿这样的肌肉群尤其重要，它们在收缩和放松时会改变形状。
提供必要的缓冲
刚性或薄材料通常难以在不引起不适的情况下保持对皮肤的压力。
海绵充当缓冲垫或衬垫层。 这种衬垫填充了织物和皮肤之间的空隙，确保导电材料紧贴身体，而无需过度收紧。
解决运动伪影问题
可穿戴肢体监测中最严峻的挑战是用户移动时产生的“噪声”。
确保连续接触
在行走或积极训练等活动中，传统电极可能会暂时与皮肤断开连接。
海绵填充物通过维持恒定的物理桥梁来缓解这种情况。 即使肢体加速或改变方向，海绵也会膨胀或压缩以将电极固定到位。
最小化信号噪声
当电极移位或失去接触时，产生的数据通常会被伪影损坏。
通过稳定物理接口，海绵最大程度地减少了这些干扰。 这会产生更清晰、更可靠的信号，准确反映生理数据，而不是机械运动。
理解权衡
虽然海绵填充物解决了关键的接触问题，但它引入了必须管理的特定物理特性。
体积和轮廓
包含海绵衬垫会不可避免地增加设备的厚度。
虽然这提供了必要的衬垫，但与超薄薄膜传感器相比，它增加了可穿戴设备的整体轮廓。 这种额外的体积是为了确保在动态肌肉群上可靠接触的代价。
水分管理
该材料被描述为“高吸水性”。
虽然吸水性有助于管理皮肤的即时水分以保持导电性，但它也意味着设备会保留液体。 这需要仔细考虑卫生和剧烈训练后的干燥时间。
为您的目标做出正确选择
在设计或选择可穿戴监测系统时，使用海绵填充电极的决定取决于预期环境。
- 如果您的主要重点是高强度训练： 优先选择海绵填充电极，以确保数据准确性，尽管有剧烈的肌肉运动和冲击。
- 如果您的主要重点是睡眠或久坐监测： 您可能不需要海绵衬垫的体积，因为运动伪影的风险大大降低。
高吸水性海绵不仅仅是衬垫；它是高保真监测在活跃环境中必不可少的高保真监测的机械稳定器。
总结表：
| 特征 | 功能与目的 | 对监测的影响 |
|---|---|---|
| 三维轮廓 | 贴合复杂的肌肉形状（例如小腿） | 连续的皮肤-电极接触 |
| 机械缓冲 | 吸收运动和身体形状的变化 | 减轻压力，提高舒适度 |
| 信号稳定 | 在主动运动期间桥接物理间隙 | 最小化噪声和运动伪影 |
| 吸水性 | 管理皮肤水分和汗水 | 训练期间保持导电性 |
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参考文献
- Wenbo Zhang, Li Shao. Recognition of Human Lower Limb Motion and Muscle Fatigue Status Using a Wearable FES-sEMG System. DOI: 10.3390/s24072377
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .