Introduktion
Det Neuromuskulære biomekanik laboratorie ved University of Wisconsin-Madison forsker i biomekanik og neuromuskulær koordinering af menneskelig bevægelse til anvendelse inden for ortopædi og rehabilitering. Computersimuleringer bruges til at karakterisere musklernes dynamik, estimere interne belastninger og udvikle testprincipper, der styrer bevægelseskontrol. Forskningens overordnede mål er at etablere et videnskabeligt grundlag for den kliniske behandling og at forebygge svækkelser, der begrænser bevægelsesevnen.

Udfordring
Forskydningsbølge-tensiometri er en ikke-invasiv teknologi, der letter målinger af muskel/sene belastning under bevægelse. Det er traditionelt gjort med benchtop systemer, der begrænser brugen til laboratoriemiljøer. Med en  Raspberry Pi-baseret løsning er det muligt at udføre dataindsamlingen i en bærbar pakke, som gør det muligt at eksperimentere i marken med henblik på udforskning af den virkelige biomekaniske opførsel.

Opløsning
Et forskydningsbølge-tensiometer er en førsteklasses sensor, som ikke-invasivt kan spore muskel/sene kræfter inde i kroppen under dynamiske aktiviteter (f.eks. gå og løbe). Tensiometrenes anvendelsesmuligheder kan udvides enormt, hvis sensoren kan gøres bærbar i udendørs miljøer, der ikke er laboratorier. Højhastigheds, pålidelig dataindsamling er afgørende for succesen med et bærbart tensiometer.

For hvert tensiometer samples to enkeltakse accelerometre ved 51.000 Hz, der hver måler på en sene/muskel, der begge forbindes til en enkelt MCC 172 IEPE Measuring HAT. Til eksperimenter med flere tensiometer anvendes to eller flere DAQ HAT MCC 172'er til at indhente data om to sener samtidigt.

Det aktuelle system består af 1 stk. Raspberry Pi 4B, samt 2 stk. MCC 172 HAT'er, hver især forbundet med 2 stk. enkeltakse accelerometre. Triggering understøttes eksternt af en Pololu Wixel, et programmerbart modul til generelle formål med en 2,4 GHz radio og et USB-interface.

Systemet er programmeret ved hjælp af Python ™ -skripts til kontinuerlig, multi-DAQ HAT-dataindsamling.

Efterbehandling af data sker i MATLAB®, men kan også ske i andre systemer som DASYlab

Resultat
Det færdige system er en lille, let, bærbar løsning, der giver forskere mulighed for at måle seners biomekaniske opførsel i den virkelige verden. DAQ HAT modulerne fra MCC kendetegnes ved deres beskedne ydre mål, store fleksibilitet og mulighed for samling af signaltyper. Endelig kan du sammenkoble din Rapberry Phi direkte med en DAQ HAT og programmere det i Phyton, alt i alt en prisoptimal og fleksibel løsning uanset hvor ukonventionel din opgave måtte være.

Vil du vide mere om DAQ HAT modulerne fra Measurement Computing (MCC), så er du velkommen til at kontakte vor produktchef Brian Ziegler på mobil 60208040 eller e-mail: bz@robotech.dk

Du kan finde flere oplysninger om MCC DAQ HAT her.