Characterization of textile electrodes for EMG measurements: impedance and signal morphology

Abstract

Textile electrodes are an alternative to conventional silver-chloride electrodes in wearable systems. Their easy integration in garments and comfort provided to the user make them an interesting development of textile engineering. The potential of such electrodes to allow more unobtrusive data collection in health and sports context may enable the development of biosensing garments to be used in biomechanics. However, proper validation of the recorded signals is paramount, and few studies have yet presented consistent methodologies for textile-based electromyographic recordings. This study presents the validation of the electrical and morphological properties of electromyographic signals recorded with textile electrode, in comparison to conventional silver-chloride electrodes. Results indicate that both sets of electrodes have identical signal-to-noise ratios, but with distinct impedance frequency responses. Electromyographic envelope morphologies are also identical, although textile electrodes usually have lower amplitudes.

Eléctrodos têxteis são uma alternativa aos convencionais eléctrodos de cloreto de prata em sistemas vestiveis. A sua fácil integração em vestuário e o conforto que providenciam tornam-nos um interessante desenvolvimento da engenharia têxtil. O potencial destes eléctrodos para permitir a discreta recolha de dados em contexto de saúde e desporto poderá permitir o desenvolvimento de vestuário biossensivel com aplicação em biomecânica. No entanto, uma adequada validação dos sinais registados é fundamental, e poucos estudos apresentaram metodologias consistentes para registos electromiográficos baseados em elétrodos têxteis. Este estudo apresenta a validação das propriedades eléctricas e morfológicas de sinais electromiográficos registados com eléctrodos têxteis, em comparação com os convencionais eléctrodos de cloreto de prata. Os resultados indicam que ambos os eléctrodos apresentam razões sinal-ruído identicos, mas com uma resposta em frequência de impedância distincta. A morfologia do envelope electromiográfico é também identica entre electrodos, ainda que geralmente de menor amplitude no eléctrodo têxtil.

Los electrodos textiles son una alternativa a los electrodos de cloruro de plata convencionales en los sistemas portátiles. Su fácil integración en las vestimentas y la comodidad que brinda al usuario las convierten en un interesante desarrollo de la ingeniería textil. El potencial de tales electrodos para permitir una recopilación de datos más discreta en el contexto de la salud y el deporte puede permitir el desarrollo de vestimentas biosensibles para su uso en biomecánica. Sin embargo, la validación adecuada de los señales registradas es primordial y pocos estudios han presentado metodologías consistentes para registros electromiográficos basados en textiles. Este estudio presenta la validación de las propiedades eléctricas y morfológicas de señales electromiográficas registradas con electrodo textil, en comparación con electrodos convencionales de cloruro de plata. Los resultados indican que ambos los electrodos tienen relaciones señal-ruido idénticas, pero con una respuesta de frecuencia de impedancia distinta. La morfología de la envoltura electromiográfica también se identifica entre electrodos, aunque generalmente de menor amplitud en el electrodo textil.