神經肌肉生物力學測試系統

Raspberry Pi 和 MCC 172 的小尺寸使研究人員能夠創建一個輕量級的可穿戴數據採集解決方案，以測量步行和跑步期間的動態活動。

簡介
威斯康星大學麥迪遜分校的神經肌肉生物力學實驗室對人體運動的生物力學和神經肌肉協調進行研究，並應用於骨科和康復。計算機模擬用於表徵肌肉腱動力學、估計內部負荷和測試指導運動控制的原理。該研究的總體目標是為臨床治療和預防限制運動性能的損傷建立科學基礎。

挑戰
剪切波張力測量法是一種非侵入性技術，有助於測量運動過程中的肌腱負荷。傳統上，它是通過限制在實驗室環境中使用的台式系統完成的。基於 Raspberry Pi 的解決方案允許在便攜式封裝中執行數據採集，從而解放實驗以探索真實世界的生物力學行為。

解決方案
橫波張力計是首創的傳感器，它可以在動態活動（例如步行和跑步）期間無創地跟踪體內肌腱力。如果傳感器可以在非實驗室環境中便攜和可穿戴，則可以極大地擴展張力計的應用。高速、可靠的數據採集對於可穿戴張力計的成功至關重要。

對於一個張力計，兩個單軸加速度計以 51,000 Hz 的頻率進行採樣，這是在單個MCC 172 IEPE 測量帽上完成的。對於多張力計實驗，兩個 HAT 用於同時獲取兩個肌腱的數據。

該系統由一個 Raspberry Pi 4B、兩個MCC 172 HAT 和兩個單軸加速度計組成。Pololu Wixel 遠程支持觸發，這是一種具有 2.4 GHz 無線電和 USB 接口的通用可編程模塊。

該系統使用 Python™ 腳本進行編程，以實現連續的多 HAT 採集。數據的後處理在 MATLAB® 中完成。

結果
完成的系統是一個小型便攜式解決方案，允許研究人員在現實環境中測量肌腱的生物力學行為。