基于MCC 172和树莓派®神经肌肉生物力学测试系统

简述:

威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）的神经肌肉生物力学实验室（Neuromuscular Biomechanics Laboratory）对人体运动的生物力学和神经肌肉协调进行了研究，并将其应用于骨科和康复领域。使用计算机模拟来表征肌肉腱动态，估计内部负荷，并测试指导运动控制的原理。研究的总体目标是为临床治疗和预防限制运动功能的损伤建立科学依据。

挑战:

剪切波张力测定法是一种非侵入性技术，可促进运动过程中肌肉肌腱负荷的测量。传统上，它是通过台式系统完成的，该台式系统将使用范围限制在实验室环境中。基于树莓派的解决方案允许在便携式包装中执行数据采集，从而解放了探索现实世界中生物力学行为的实验。

解决方案:

对于一个张力计，一个MCC 172——基于IEPE传感器测量HAT，将以51,000Hz的频率完成两个单轴加速度计的采样。对于多张力计实验，两个HAT用于同步获取两个肌腱的数据。

该系统由树莓派4B，两个MCC 172和两个单轴加速度计组成。Pololu Wixel是一种具有2.4GHz无线电和USB接口的通用可编程模块，可远程支持触发。

使用Python™脚本对该系统进行了编程，以实现多HAT连续采集。数据的后处理则是在MATLAB®中完成的。

成果:

整套系统是一个小型便携式解决方案，允许研究人员在实际环境中测量肌腱的生物力学行为。