Semgフットウェアテストで皮膚の前処理が必要なのはなぜですか？筋肉分析のためのデータ精度を確保する

皮膚の前処理は、表面筋電図（sEMG）収集中のデータ整合性を確保するための絶対的な前提条件です。 これは、毛髪の除去、研磨、アルコール消毒を通じて皮膚表面を物理的および化学的に変化させることで、筋肉と電極間の電気抵抗、つまり接触インピーダンスを劇的に低減します。

厳格な皮膚準備なしでは、身体とセンサーの間のインターフェースは、信号を劣化させる抵抗器として機能します。前処理により、皮膚インピーダンスが5 kΩ未満になることが保証され、これは、フットウェア分析に必要な微妙な筋肉信号が環境干渉によってかき消されるのを防ぐために不可欠です。

信号忠実度の物理学

接触インピーダンスの低減

人間の皮膚は、死んだ細胞、油分、毛髪の層により、電気の流れに対して自然に抵抗があります。

皮膚の前処理は、これらのバリアを除去して接触インピーダンスを5 kΩ未満の目標値まで低減します。インピーダンスが低いほど、筋肉によって生成される弱い電気信号がセンサーに到達する前に減衰（弱まる）されるのを防ぐことができます。

信号対雑音比（SNR）の改善

高いインピーダンスはノイズのアンテナのように機能します。

抵抗を低減することで、環境からの電磁干渉（EMI）の取り込みを最小限に抑えます。これにより、信号対雑音比が高くなり、画面上のデータが背景の静電気ではなく実際の筋肉活動を表していることが保証されます。

前処理プロトコル

機械的準備

直接的な接続を確立するには、物理的なバリアを除去する必要があります。

これには通常、毛髪の剃毛と皮膚表面の軽い研磨が含まれます。これらのステップは、非導電性の角質層（死んだ皮膚の外層）を物理的に除去します。

化学的洗浄

表面が研磨されたら、化学的洗浄が必要です。

アルコール消毒を使用すると、ケラチン、天然油分、汗などの絶縁性有機物を除去できます。これにより、電極が清潔で導電性の表面に接触することが保証されます。

フットウェアテストにおいてこれが重要な理由

深部筋データの取得

フットウェアの安定性は、監視が難しい深部の微妙な筋肉に大きく依存します。

母趾外転筋と後脛骨筋からの信号を取得するには、正確な前処理が不可欠です。これらの筋肉は足や脚の奥深くに位置しているため、表面信号は弱く、完璧な接続なしでは簡単に不明瞭になります。

動的安定性の分析

フットウェアテストには、ランニングやカッティングなどの高速な動きが含まれます。

これらの動的な動作は、モーションアーチファクトを引き起こします。低インピーダンス接続により、さまざまな靴のコンポーネントによって引き起こされる筋肉活性の変化が、動きのノイズに失われることなく正確に検出されることが保証されます。

避けるべき一般的な落とし穴

高インピーダンスのコスト

インピーダンスが5 kΩを超えると、データは信頼できなくなります。

高周波の環境ノイズが生理学的信号を模倣したり、覆い隠したりする可能性があります。これにより、靴が筋肉のパフォーマンスにどのように影響するかについて誤った結論が導き出されます。

一貫性のない準備

前処理は、すべての被験者とテストセッションで均一に行う必要があります。

研磨や洗浄の一貫性のなさは、データ品質のばらつきにつながり、さまざまなフットウェアプロトタイプのパフォーマンスを客観的に比較することが不可能になります。

目標に合わせた適切な選択

フットウェアのパフォーマンスデータを実用的なものにするために、特定のテスト目標に合わせてアプローチを調整してください。

靴の安定性の評価が主な焦点の場合：後脛骨筋のような深部安定筋からの低振幅信号を取得するために、厳格な研磨を確保してください。
高速ランニング分析が主な焦点の場合：高速な動き中に信号のドリフトを引き起こす汗や油分を除去するために、徹底的なアルコール洗浄を優先してください。

アスリートとセンサー間のインターフェースをマスターすることなくして、フットウェアのパフォーマンスに関する信頼できる洞察を得ることは不可能です。

概要表：

ステップ	アクション	主な目標
機械的	剃毛と軽い研磨	毛髪と死んだ皮膚（角質層）を除去し、抵抗を低減します。
化学的	アルコール消毒	油分、汗、ケラチンを除去し、電極接触を改善します。
インピーダンス目標	< 5 kΩ	信号ノイズと環境干渉（EMI）を最小限に抑えます。
結果	高SNR	後脛骨筋のような深部筋安定筋のためのクリアなデータを保証します。

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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

この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .

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