1.2 Zařízení emed

Novel gmbh, Mnichov, německá firma specializující se na technologie dynamických tlakových distribučních měření (DPDM), byla založena v 1978 kybernetikem Petrem Seitzem. Novel původně vyvinul systém k tomu, aby vyhodnocoval tělesnou zátěž ve vesmíru pro mezinárodní kosmickou stanici.

Měřicí systémy

Novel produkuje tři systémové řady uzpůsobené ke konkrétním použitím: plianci, pedar, a emed. Systémy měří styčné tlaky mezi mnoha povrchy, například mezi rukou a nástrojem, hýžděmi a židlí, a automobilovým dveřním těsnění a dveřmi automobilu.

Pliance systém byl navržený k tomu, aby pracoval s měkkými povrchovými aplikacemi. Prvořadé oblasti využívající tento systém jsou měření v letadlech a sedadlech automobilu, kancelářských židlí, a pojízdných vozících. Stejně tak lze tento systém využít např. pro jezdce na koni, kdy umožňuje vyhodnotit interakci mezi koněm, sedlem a jezdcem v různých pohybech.

Pedar systém se specializuje na měření přímo v botách. Jedná se o mobilní systém připomínající vložky do bot, který funguje bezdrátově během pohybových aktivit. Pomáhá například při návrhu vhodné obuvi.

Emed systém využívá senzorovou platformu pro analýzu bosého chodidla. Často je používán v diabetických a pečovatelských klinikách, podiatrya ortopedy. Emed systém je často využívaný pro vyhodnocení a zlepšení stavu chodidel po operacích, ale i jako prevence před úrazy.

Vývoj systému emed pro funkční diagnostiku v podografii

Na začátku 80tých let byla zveřejněna studie z Boultonu, Bettsu a Duckworthu o použití podografu při lékařských diagnostikách pro diabetickou nohu. Inspirovaný těmito publikacemi z Anglie, tým výzkumníků Kirsch, Hauser, Schaff a Seitz uskutečnil první pokusy v Německu. Zkoumaly se změny tlaku na diabetické, neuropatické noze. Předběžné zkoušky používání systému ukázaly znatelné neshody mezi neuropatickou nohou a zdravou nohou. V roce 1984, skupina pro výzkum diabetu z Mnichova studovala chodidla více než 600 diabetiků s novým systémem pod vedením profesora Helmuta Mehnerta. Výsledkem této práce je využívání systému emed pro zkoumání diabetických nohou v mnoha výzkumných centrech Spojených států amerických, Japonska, Austrálie, a mnoha jiných zemí.

Měření zatížení těla

Dalším okruhrm použití je studium zatížení působící na lidské tělo během denních aktivit.

Systémy mohou být využívány pro pomoc při výrobě ergonomických výrobků a pro úrazovou prevenci na pracovních místech se zvýšenou možností úrazu. V evropském výzkumném projektu ve spojení s universitou Ancona, Itálie, byla zjištěna nová metoda, která určuje transfer vybrací z nástroje na tělo.

S využitím těchto informací lze pak vytvářet nástroje přenášející menší množství vybrací na lidské tělo.

V budoucích projektech chce Novel spolupracovat s velkými výrobci na rozvíjení měřicího systému, který by byl integrovaný do umělého kloubu. Tento umělý kloub pak bude přenášet výstražné signály, pokud bude přetížen.

Principy senzorů

V měřicích přístrojích se používají různé typy senzorů. Zde jsou rozlišeny dle fyzikálních principů, na kterých pracují:

• Napětí měřící senzory, které mění svůj odpor následkem mechanické deformace vodiče, který je připevněný k trámku vystavenému ohybu. Změny délky vodiče a plochy příčného řezu jsou přímo úměrné jeho odporu. Tyto nízkonákladové senzory vykazují dobrou linearitu, ale vyžadují určitou deformaci svého nosiče (trámku), proto musí být používány opatrně.
• Vodivostně-odporové senzory se skládají ze dvou plochých kroužků oddělených vodivou vrstvou uhlíku nebo inkoustu. Pod zátěží spojí vodivá vrstva dva kroužky a se zvyšováním tlaku postupně klesá odpor. Hlavní výhodou těchto senzorů je jejich malá tloušťka. Ukázalo se ale, že senzory mění svou citlivost po několikanásobném užití, tedy neposkytují příliš spolehlivé hodnoty. Nicméně pro řešení některých výzkumných problémů jsou dostačující.
• Kapacitní senzory jsou složeny ze dvou elektricky vodivých vrstev oddělených stlačitelným dielektrickým materiálem, obvykle elastomerovou vrstvou. Pod vnější zátěží se elastomerová vrstva stlačí a změna ve vzdálenosti vodivých vrstev stejně jako změna permitivity dielektrika způsobuje změny kapacity senzoru a ta může být převedena na změnu napětí. Podmínkou je dobrá pružnost dielektrického materiálu, aby byly omezeny hysterezní jevy, které se projevují dočasným setrváváním materiálu v deformovaném stavu (pomalá reakce na změnu tlaku). Tím může být omezena snímkovací frekvence. U těchto systémů nebývá vyšší než 100 Hz, proto nejsou použitelné pro rychlé pohyby jako sprinty, skoky a podobně. Pro měření chůze je tato frekvence již uspokojivá.
• Piezoelektrické senzory jsou vyrobeny z keramických materiálů. Piezoelektrický efekt popisuje jev, kdy se uvnitř materiálu při působení vnější síly elektrické dipóly na úrovni molekul natáčí tak, že na povrchu senzoru vytváří elektrický náboj. Pro měření se pak použije nábojový zesilovač, který převede náboje na napětí. Tyto materiály vykazují velmi nízké deformace a hysterezní jevy, proto jsou dobře použitelné pro vysokofrekvenční snímkování. Nevýhodou je vysoká citlivost piezoelektrických materiálů na teplotu, pro kterou musí být přechovávány v určitých stálých podmínkách.