皮肤预处理是在表面肌电图（sEMG）采集过程中确保数据完整性的绝对先决条件。它通过物理和化学方式改变皮肤表面——通过脱毛、打磨和酒精消毒——来极大地降低肌肉和电极之间的电阻，即接触阻抗。
如果没有严格的皮肤准备，身体和传感器之间的界面就会像一个电阻器，从而削弱信号。预处理可确保皮肤阻抗降至5 kΩ以下，这对于防止环境干扰淹没鞋类分析所需的细微肌肉信号至关重要。
信号保真度的物理学
降低接触阻抗
由于死细胞、油脂和毛发的层，人体皮肤天然会电阻电流。
皮肤预处理会去除这些屏障，将接触阻抗降低到低于5 kΩ的目标值。较低的阻抗可确保肌肉产生的微弱电信号在到达传感器之前不会被衰减（减弱）。
提高信噪比（SNR）
高阻抗就像一个噪声天线。
通过降低电阻，您可以最大限度地减少从环境中捕获的电磁干扰（EMI）。这可以产生高信噪比，确保屏幕上的数据代表实际的肌肉活动，而不是背景噪声。
预处理规程
机械准备
为了建立直接连接，必须清除物理屏障。
这通常包括剃毛和对皮肤表面进行轻微打磨。这些步骤可以物理去除非导电的角质层（死皮的外层）。
化学清洁
表面打磨后，需要进行化学清洁。
使用酒精消毒可去除角蛋白、天然油脂和汗水等绝缘有机物。这可确保电极与清洁、导电的表面接触。
这对鞋类测试为何重要
捕获深层肌肉数据
鞋类稳定性在很大程度上依赖于难以监测的深层、细微肌肉。
精确的预处理对于捕获拇外展肌和胫后肌的信号至关重要。由于这些肌肉位于足部和腿部深处，它们的表面信号非常微弱，如果没有完美的连接，很容易被掩盖。
分析动态稳定性
鞋类测试涉及高速运动，如跑步或变向。
这些动态动作会引入运动伪影。低阻抗连接可确保准确检测不同鞋子组件引起的肌肉激活变化，而不是在运动噪声中丢失。
应避免的常见陷阱
高阻抗的代价
如果阻抗高于5 kΩ，数据将变得不可靠。
高频环境噪声会模仿或掩盖生理信号。这会导致关于鞋子如何影响肌肉表现的错误结论。
准备不一致
预处理必须在所有受试者和测试会话中保持一致。
不一致的打磨或清洁会导致数据质量不稳定，从而无法客观地比较不同鞋类原型性能。
根据您的目标做出正确的选择
为了确保您的鞋类性能数据具有可操作性，请根据您的具体测试目标调整您的方法：
- 如果您的主要重点是评估鞋子稳定性：确保进行严格的打磨，以捕获来自胫后肌等深层稳定肌的低幅度信号。
- 如果您的主要重点是高速跑步分析：优先进行彻底的酒精清洁，以去除在快速运动期间引起信号漂移的汗水和油脂。
如果不先掌握运动员和传感器之间的接口，就无法获得关于鞋类性能的可靠见解。
总结表：
| 步骤 | 操作 | 主要目标 |
|---|---|---|
| 机械 | 剃毛和轻微打磨 | 去除毛发和死皮（角质层），降低电阻。 |
| 化学 | 酒精消毒 | 消除油脂、汗水和角蛋白，以获得更好的电极接触。 |
| 阻抗目标 | < 5 kΩ | 最大限度地减少信号噪声和环境干扰（EMI）。 |
| 结果 | 高信噪比 | 确保胫后肌等深层肌肉稳定肌的数据清晰。 |
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参考文献
- Koji Murofushi, Kazuyoshi Yagishita. Differences in trunk and lower extremity muscle activity during squatting exercise with and without hammer swing. DOI: 10.1038/s41598-022-17653-7
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .