卒中作為導致長期殘疾的主要原因之一，75%卒中患者會出現手部功能運動障礙。然而，為確保現有臨床表面肌電圖(sEMG)傳感器的皮膚-傳感器界面接觸穩定，需要過度施壓和使用醫用膠帶，存在潛在皮膚損傷及過敏風險。皮膚-傳感器界面不穩定也會導致干擾引入與信噪比(SNR)下降。因此，如何研究設計低成本低損耗的表皮sEMG傳感器系統，為臨床卒中患者提供一種定量、精準、系統、科學的監測手段已成為柔性電子生理信號監測領域的一個重要研究方向。
 

　　近期，蘇州醫工所楊洪波研究員團隊和賓夕法尼亞州立大學程寰宇團隊共同報告了一種用于手勢識別和臨床手功能康復的共形、可延展、透氣、生物兼容的表皮肌電傳感器系統(圖1)。該傳感器優化結構設計，相較于傳統蛇形結構設計，信噪比從18.89dB提高到29.15dB，極大地改善了sEMG采集質量(圖2a-c)；引入2種激光制造技術，實現傳感器的低成本透氣制造，透氣性處理后水蒸氣透過率提升6倍；集成自研柔性采集電路，實現8通道sEMG實時監測(圖2d，e)；分別結合二維卷積神經網絡與近紅外分析手段，實現高精度手勢識別與卒中手功能康復臨床概念驗證。
 

　　該研究成果以“Conformal,stretchable,breathable,wireless epidermal surface electromyography sensor system for hand gesture recognition and rehabilitation of stroke hand function”為題發表于期刊Materials&Design。碩士研究生楊科榮為第一作者，楊洪波研究員、郭凱副研究員、張森浩博士后和程寰宇教授為共同通訊作者。該研究獲得了國家重點研發計劃、國家自然基金(青年)等資助。
 

　　圖1.　用于手勢識別和臨床手功能康復的共形、可延展、透氣、生物兼容的表皮肌電傳感器系統示意圖
 

圖2.　表皮肌電傳感器系統的結構設計、工藝制備與集成示意圖