Punktuelle Dehnungsmessung an einem Silikonkörper

Guten Abend,

ich bin Medizinstudent und wurde im Rahmen meiner Doktorarbeit, ziemlich überraschend, vor ein sensortechnisches Problem gestellt. Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.

Und zwar geht es um folgendes:
Im Rahmen meiner Doktorarbeit erstelle ich einen Silikonabdruck des Magens. In diesem Magen soll nun eine Bauchspiegelung simuliert werden. Während einer solchen Bauchspiegelung, wird die Optik gegen die Magenwand gedrückt, um sie für das weitere Vorgehen zu verformen.
Ich suche jetzt nach einem Weg, die Ausdehnung des Kunstmagens an bestimmten Stellen zu messen. So will ich Grenzwerte erstellen, damit Probanden wissen, wie stark sie drücken können und wie stark der Magen grad gedehnt wird (über Interface Feedback).

Habt ihr ne Ahnung, wie ich das bewerkstelligen könnte?

Ich habe schon nach Dehnungssensoren geschaut, aber die sind ja vorallem für festere Körper gedacht oder?

Hallo,

normale DMS sind tatsächlich nicht besonders dehnbar.
Aber dank modernem Erwachsenen Spielzeug hat die Silikonforschung ganz schöne Fortschritte gemacht ;)

Eine Möglichkeit:
http://www.ebay.de/itm/like/15229921...&ul_noapp=true
Dünne Streifen schneiden und in die Wand integrieren.

Die Idee von i_make_it ist nicht schlecht. Sie ist recht einfach zu realiaieren.
Ich habe ähnliche Sensoren angetestet, um Rückenbewegungen zu tracken. Leider sind die Sensoren ungenau und driften viel zu schnell weg. So müsste evtl. vor jedem Test eine aufwändige Neukalibrierung erfolgen. Außerdem ist die Funktion stark nicht linear. Eine kleine Beule könnte viel mehr Signal als eine flache Wölbung erzeugen oder umgekehrt und damit kann man die Ergebnisse nicht vergleichen. Das gute ist, es sollte schnell ausprobiert sein -> Multimeter und los geht die Messreihe
Auch wenn es mit Arduino nicht mal eben gebaut ist, würde ich einen optische Auswertung anstreben, z.B. in diese Richtung: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Laserextensometer
Nicht so "feinfühlig" eher mit einer Bildauswertung einer Kamera.

VG

Basti

Hallo,

Zitat:

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Zitat von Counterfeiter

Die Idee von i_make_it ist nicht schlecht. Sie ist recht einfach zu realiaieren.
Ich habe ähnliche Sensoren angetestet, um Rückenbewegungen zu tracken. Leider sind die Sensoren ungenau und driften viel zu schnell weg. So müsste evtl. vor jedem Test eine aufwändige Neukalibrierung erfolgen.

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Ich würde versuchen, das Material als Faden zu bekommen und damit ein Gitter realisieren.
Über eine X-Y-Auswertung hätte man dann sogar die Koordinaten.

Wenn die Drift nicht allzu schnell ist genügt es nur die Deltas auszuwerten. Zudem könnte man zur Kompensation die gerade nicht verbogenen Fäden hinzu ziehen.

Eigentlich muss das Ganze gar nicht so sehr genau sein. Grundsätzlich ist es nicht so, dass die Magenwand 10.00N aushält und man bei 10.01N dann durchbricht. Zudem sind unterschiedliche Mägen auch unterschiedlich stabil, so geraten wird das um +/-50% streuen. Da müsste man halt die Literatur etwas durchforsten.

MfG Peter(TOO)

Danke für die Ratschläge. Das mit dem Gitter hört eigentlich ziemlich gut an und die Messungen müssen echt nicht haargenau sein, es ist eher wichtiger, dass sie die Werte reproduzieren lassen.

Die Idee mit dem Gitter hört sich ganz gut an.

Nur kommt wieder das Problem, dass ich keine Ahnung von der Thematik hab.

Wie messe ich mit diesen Band Dehnung ? Und wie würde diese X-Y Auswertung aussehen ? Habt ihr da vielleicht Bücher oder Artikeltipps für mich, damit ich das Konzept raffe ?

Zitat:

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Zitat von LostWok

Wie messe ich mit diesen Band Dehnung ? Und wie würde diese X-Y Auswertung aussehen ? Habt ihr da vielleicht Bücher oder Artikeltipps für mich, damit ich das Konzept raffe ?

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Ein Leiter hat einen bestimmten Widerstand, welcher vom Material, der Länge und dem Querschnitt bestimmt wird.

Zieht man am Leiter, wird er länger und dünner. Man muss also nur den Widerstand messen.

Bei den Dehnungsmesstreifen ist meistens Metall auf einem Träger aufgedampft.
http://www.itwissen.info/bilder/aufb...sstreifens.png

In deinem Fall sollte man einen leitfähigen Gummi nehmen.
Dann z.B. immer mit 1cm Abstand den Gummifaden einmal um den Magen legen, bzw. im Silikon einbetten. Das wären dann z.B. die X-Windungen.
Dann nochmals im 90°-Winkel dazu, das ist dann Y.
Dann misst man bei jeder einzelnen Windung den Widerstand. Werden die Gummifäden irgendwo gedehnt, steigt der Widerstand
Dort wo sich X und Y kreuzen liegt dann der Ursprung der Verbeulung.

Counterfeiter hat geschrieben, dass das Zeugs aber driftet.
Der Widerstandwert ändert sich also auch mit der Temperatur und der Zeit.
Wenn sich aber der Widerstand um z.B. 10% in 10 Minuten ändert und beim Anstupfen mit der Magensonde auch um 10%. muss man etwas rechnen.
Die Magensonde wird schnelle Veränderungen erzeugen, so im Bereich von einer Sekunde. Entsprechend kann man die langsamen Änderungen rausrechnen.
Möglicherweise kann man auch noch die Werte der anderen Gummifäden hinzuziehen und somit den Effekt der Temperatur herausrechnen.
Also z.B. wenn alle Fäden gleich lang sind, berechnet man den Durchschnitt aller Fäden und vergleicht den Wert jedes Fadens mit diesem Durchschnittswert.

Zitat:

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Zitat von LostWok

Nur kommt wieder das Problem, dass ich keine Ahnung von der Thematik hab.

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Von welcher? Wir wissen nicht welches dein Fach ist.

MfG Peter(TOO)

Hey Peter,

Ich glaube, dass hab ich ansatzweise verstanden. Ich müsste dann jede Windung um den Magen einzeln ableiten oder ?

Ich habe einen Informatiker zur Hand. Der könnte ja eventuell dafür sorgen, dass die Streifenwiderstände in gewissenabständen "genullt" werden, um den drift rauszubekommen.

Hab ja schon im ersten Beitrag erwähnt, dass ich Medizinstudent bin. Hab also keinen informatischen oder technischen Background. Meine Doktorarbeit hatte eigentlich nichts mit Sensorik zu tun. Das wurde nun ergänzt. Ich muss jetzt einen möglichst schnellen Weg finden, um mich in die Thematik so einzuarbeiten, dass ich die beschriebenen Messungen durchführen kann.

Wenn jemand eine Quelle für Fäden aus Leitsilikon findet, bin ich auch interessiert.
Auf das Erwachsenenspielzeug bin ich bei der Suche nach Werkstoffen und Teilen für eine taktile Roboterhaut gekommen.
Ausgangspunkt waren die Silikon Kontaktstreifen für die LCDs an alten Taschenrechnern.
Es gibt von Wacker Chemie die Powesil Kautschuke (z.B. Powersil 403) zum selber gießen und halt die entsprechenden Spielsachen die man zweckentfremden kann.
Natürlich muß man für das umgebende Silikon eine Sorte wählen die von ihren Dehnungseigenschaften ähnlich ist und ein gute Bindung eingeht.
Der Aufbau dürfte bei einem unregelmäßig geformten Bauteil wie einem Magen auch nicht ganz ohne sein.
Ich denke das man eine mehrteilige Positivform der Innenseite der Darmwand braucht (nicht des Hohlraums) die man mit Wachs oder einem Kunststoff ausgießt.
Dann das Wachsmodell durch mehrfaches tauchen mit einer Grundschicht versehen.
Darauf dann die Streifen mit Silikon mit dem Basissilikon als Kleber, aufkleben und dann wieder mehrfach taucheun und die Kontaktfahnen jedesmal reinigen.
Eine Deckschicht außen drauf und dann entweder das Wachs auschmelzen oder mit Alkohol auflösen. Bzw. bei einem Kunststoff diesen mit dem entsprechenden Lösungsmittel auflösen. (es gibt ja auch wasserlösliche Kunststoffe)

Wie schon geschrieben: du brauchst ein Konzept zur Kalibrierung, evtl. sogar automatisiert, da es sehr stark nichtlinear wird.

Man müsste also ein Kopfstück von dieser Sonde nehmen und mindestens eine Zweipunktkalibrierung pro Messstelle aufnehmen. Ich kann mir das Modell gerade nicht so recht vorstellen, ein Bilder wäre gut! Damit es irgendwie Sinn macht sind es sicher über 100 Messstellen.

Könnte man aber automatisieren. Wieviel Zeit hast du? Das wird eine Weile dauern sich in das Thema einzuarbeiten...

[QUOTE=LostWok;632759]Hey Peter,

Ich glaube, dass hab ich ansatzweise verstanden. Ich müsste dann jede Windung um den Magen einzeln ableiten oder ?

Ich habe einen Informatiker zur Hand. Der könnte ja eventuell dafür sorgen, dass die Streifenwiderstände in gewissenabständen "genullt" werden, um den drift rauszubekommen. [QUOTE]
Der Informatiker sollte auch Ahnung von Elektronik haben.

Ausser Medizin, sollte es auch noch andere Fakultäten bei dir an der Uni geben.
Für das Material solltest du dich bei den Materialwissenschaftlern, Physikern oder den Roboter-Wissenschaftlern mal durchfragen.
So ein Problem muss man interdisziplinär angehen.

MfG Peter(TOO)

Hm ich seh schon, dass ich mich da nochmal mit meiner Arbeitsgruppe zusammensetzen muss. Die Grundidee war es, den Körper "einfach" mit einem Netz aus Dehnungsstreifen zu umgeben.

Wir suchen eigentlich nach der absolut einfachsten Lösung. Es geht ja nicht darum, wahnsinnig genaue Werte zu ermitteln. Sondern einfach nur darum ein Feedback zu haben, wann zu stark gedrückt wird.

Wir sind grade Dabei den Magen zu gießen. Bilder gibs, wenn der erste Abdruck fertig ist !

Obwohl aus dem Titel schon der Wunsch nach einer punktuellen Messung hervorgeht möchte ich die Möglichkeit einer Kraftmessung am gesamten Magenmodell ansprechen. Das Silikonmodell wird ja irgendwo festgehalten und dort könnte man mit herkömmlicher Kraftmessung (Wägezellen) in drei Dimensionen die Kräfte messen. Diese Messung kann zwar keine Auskunft über die genaue Dehnung an der Krafteinleitung durch das Endoskop geben. Dafür ist die Technik preiswert, genau und driftarm. Sofern die Kraft des Endoskopkopfs die hauptsächliche Krafteinleitung darstellt, sollte auch ein guter Rückschluss auf die Beanspruchung der Magenwand darstellen.

Als möglichen Input könnte ich mir anstelle einer sensorbasierten Messung ggf. auch eine optische vorstellen, dann fällt die Kalibrierungssache weg. Auf das Silikon ein mässig engmaschiges Gitter aufdrucken und mit einer Webcam die Verformung des Gitters tracken.

Entspricht nicht ganz deiner ursprünglichen Messidee, aber du schreibst, du hättest einen Informatiker zur Hand und daher dürfte diese
Lösung für den Informatiker sehr schnell umzusetzen sein - denn entsprechende Bibliotheken, die aus der Verformung eines Gitters ab
optischem Sensor die Deformation errechnen gibt es verschiedene, bereits einsatzfähige im Netz.

OpenCV kann das meines Wissens auch, die ist erst noch kostenlos und hat sich schon tausendfach bewährt...

Grüsse

Tobi

die Sache mit den Dehnungsstreifen ist u.U. komplizierter als gedacht, weil die Silikonwand eine eigene Elastizität besitzt, die nicht überall gleich groß ud auch nicht linear ist, daher könnten theoretisch gleiche Kräfte unterschiedlich starke Verformungen der Dehnungsstreifen oder des optischen Gitters verursachen, von der grundsätzlichen Eich-Problematik der Streifen mal ganz abgesehen.

Die Idee von ranke halte ich noch für die praktikabelste, die nächst-einfachere wäre theoretisch nur, direkt den Druck vorn am Endoskop zu messen, was aber sicher ausscheidet, weil man damit dann ziemlich sicher die Optik abdeckt. Es sei denn, man befestigt einen Drucksensor, leicht überstehend, vorne seitlich neben dem Endoskop-Schlauch, neben der Optik. Welcher dafür geeignet wäre (z.B. pneumatisch), wäre dann die nächste Frage.

Ach so, das scheidet dann wohl aus..

Bin gerade noch auf diese beiden Links gestossen, vielleicht auch ein Ansatz:

http://thesoftcircuiteer.net/stretch...an-breadboard/

http://eeonyx.com

Zitat:

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Zitat von HaWe

Die Idee von ranke halte ich noch für die praktikabelste, die nächst-einfachere wäre theoretisch nur, direkt den Druck vorn am Endoskop zu messen, was aber sicher ausscheidet, weil man damit dann ziemlich sicher die Optik abdeckt. Es sei denn, man befestigt einen Drucksensor, leicht überstehend, vorne seitlich neben dem Endoskop-Schlauch, neben der Optik. Welcher dafür geeignet wäre (z.B. pneumatisch), wäre dann die nächste Frage.

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Das Problem dürfte sein, dass man dazu die Endoskope erst umbauen muss und dessen Funktion je nach dem eingeschränkt ist. Man hat nicht nur die Optik, sondern z.B. auch noch Werkzeuge um Proben zu entnehmen. Das Magenmodell ist sicher auch interessant für die Vorerprobung ganz neuer Techniken.

Misst man den "Magen" kann man jedes beliebige Werkzeug direkt verwenden.

MfG Peter(TOO)

Guten Abend,
also die Option am Instrument messen fällt weg, da wir verschiedene Instrumente und Optiken verwenden wollen und uns die Messung am Instrument keinen Rückschluss über die Position gibt.

Die optische Lösung wird wahrscheinlich auch nicht funktionieren, da bestimmte Teile des Magens im Trainer vielleicht für die Kamera nicht sichtbar sein werden.

Der Artikel von Tobias scheint ganz interessant zu sein. Vielleicht könnte ich aus diesem Material ein "Netz" bauen, dass den Magen umgibt und an der Widerstandsänderung, die wirkende Kraft messen.

Falls alle Stricke reißen werde ich mal meinem Betreuer die Idee mit der Messung an der Aufhängung vorstellen. Ich könnte ja die vom Gastroskop am meisten beanspruchten Regionen ermitteln und da einfach die Magenwand direkt mir einem Drucksensor zwischen Aufhängung und Magen ausstatten.

Und das Material von eeonyx ist ja anscheinend auch druckempfindlich. Wäre das nicht auch n Ansatz? Also nicht die Dehnung des Magens zu messen, sondern den Druck ?

Mir ist gerade noch etwas eingefallen, was sehr genau und handhabbar werden könnte!

Der Silkonmagen müsste Liftdicht umhaust werden, also eine Art massive Box. Wenn man was sehen will, dann wohl mit Glas oder Plexiglas...
In die Box schraubst du einen Relativ- bzw. Differenzdrucksensor. Die gibt es nahezu beliebig genau und empfindlich. Wenn die Sonde nun die Magenwand ausbeult, hast du einen Druckanstieg!
Jetzt gibt es nur ein Probelm. Da der Magen komplett in der Kammer ist, wird man nur einen sehr kurzen Anstieg sehen, anschließend wird das Modell an einer anderen Stelle gestaucht und der Druck ist wieder ausgeglichen.
Jetzt könnte man versuchen aus dem dynamischen Verhalten absolute Werte zu integrieren.
Oder: Der Druck zwischen Magen innerem und "Box"/Magen außen ist immer gleich. Dann würde man versuchen die Größe des sich ausgleichenden Volumens zu erfassen und darüber auf den Druck der Sonde zu schließen. Dies ist wieder etwas höherer Kalibrieraufwand und setzt voraus das der Silkonmagen sehr konstante Rundungen und Wandstärken besitzt.

VG

Basti

Hallo Basti,

Das kannst du vergessen :-(

Beim zittrigen Schussel kannst du etwas messen.
Wenn man aber, z.B. durch Ermüdung der Muskeln den Druck langsam erhöht ...

MfG Peter(TOO)

Jap, mit dem Drucksensor wäre es mehr eine "ups, ich bin aberutscht"-Erkennung...
In der Doktorarbeit dennoch nicht uninteressant, hier sollten ja wenigstens 3, 4 Messmethoden und deren Vor- und Nachteile betrachtet werden.

Bleibt noch mein zweiter Vorschlag, mit dem Volumen(strom). Etwas gemeinsames Brainstorming?!
(bekomme gerade Lust auf basteln... Kneetmasse und Latex hab ich noch da :D )

nein, das ist nicht der Punkt, auf den ich eigentlich hinaus wollte. Der OP schreibt:

Zitat:

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Ich Suche jetzt nach einem Weg, die Ausdehnung des Kunstmagens an bestimmten Stellen zu messen.
So will ich Grenzwerte erstellen, damit Probanden wissen, wie stark sie drücken können
und wie stark der Magen grad gedehnt wird...
(und später dann: )
die Messung am Instrument keinen Rückschluss über die Position gibt.

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Und das sind jetzt 2 oder eigentlich 3 Paar Stiefel:

Zumindest am lebenden Modell kann man sicher sagen:
Der alleinige Druck gibt höchstwahrscheinlich keine Auskunft über die davon verursachte, zu erwartende Dehnung,
und eine gemessene Dehnung keine Auskunft über den dahinter stehenden Druck,
und im ursprünglichen Post (TOP) war nicht zusätzlich gefordert worden, dass die Probanden nicht wissen, wo sie drücken (das sieht man ja normalerweise "von innen", es sei denn, man arbeitet "blind") bzw. dass das noch zusätzlich für das Daten-Logging mitgeplottet werden muss.

Dass der Druck also an verschiedenen Stellen mit der Ausdehnung ortsabhängig korreliert werden muss (sowohl an verschiedenen Stellen, denn (zumindest der natürliche) Fundus reagiert (am lebenden Modell) sicher anders als die Kardia, die beiden Kurvaturen oder das Antrum) als auch punktuell bei verschieden starken Drücken (was ja sicher auch nicht liniear ist), wurde bereits gesagt.

Nun ist die Fragestellung der Arbeit ja nicht erklärt worden, doch zusätzlich wird sicher auch gesunde Magenwand auf Druck anders reagieren als pathologische (z.B. ulzeröse). - was aber ja nicht in der Fragestellung impliziert sein muss.

Wenn jetzt aber zusätzlich noch für die Auswertung der Ort nach (x,y,z) Koordinaten automatisch mitgeliefert werden muss, ist das noch eine zusätzliche, 3. Anforderung.

(Woraus sich eigentlich sogar jetzt nachträglich noch ein eventuelles 4. Paar Stiefel ergibt, nämlich Vergleichbarkeit und Korrelation zwischen Kunstmagen-Verhalten und dem lebenden Gegenstück.)

Schon eine gewisse Herausforderung.
Ob man das in annehmbarer Zeit (welcher?) hinkriegt, ist genau die Frage.

Guten Abend,

also das Problem ist, dass das Thema in manchen Aspekten noch nicht definiert ist und ich vielleicht im ersten Beitrag eine Schiene vorgegeben hab, die so konkret gar nicht fessteht. Aber ich versuche hier nochmal die Anforderungen meines Doktorvaters zu konkretisieren.

1. Ihm ist momentan wurscht, ob ich Dehnung, Druck, Kraft oder dimensionslos Messe. Es geht nur darum, eine Einheit zu haben, in der mit Experten Grenzwerte definiert werden können, an welche sich Probanden rantasten.

2. Generell wird es hier erst einmal um den gesunden Magen gehen.

3. Das Problem ist, dass unerfahrene Probanden nicht genau wissen, wo sie sich im Magen befinden und wo sie wie viel Druck aufwenden müssen, um das Gastroskop richtig zu verformen. Deshalb sollen sie ein visuelles Feedback bekommen. Es muss aber keine exakte Messung an jeder Stelle der Magenwand stattfinden. Ich hatte mir ein Feedback wie bei dieser Folie [ https://tiedemann-betz.de/elektronis...C%5C%27A%253D0 ] vorgestellt. Sie sprengt jedoch komplett meinen finanziellen Rahmen.
Aber Eventuell könnte ich Druckstellen vordefinieren und diese mit Drucksensoren ausstatten. Dann könnte ich dem Probanden das Feedback geben, ob er an der richtigen Stelle drückt und wie stark er drückt ? Das könnte ich dann graphisch darstellen?

4. Das ganze sollte im Februar ansatzweise vorstellbar sein.

5. Und Basti hat recht, ich werde in der Arbeit 3 verschiedene Messmethoden, mit ihren Vor- und Nachteilen, vorstellen müssen, deshalb schreib ich hier auch fleißig mit :D

- - - Aktualisiert - - -

Etwas in dieser Art [https://www.conrad.de/de/drucksensor...uct%20Details] könnte ich doch an den beanspruchten Stellen anbringen.

Was haltet ihr davon?

Mit so einem Set von verschiedenen Sensoren könnte ich doch auch eine gewisse räumliche Auflösung erreichen [https://www.conrad.de/de/drucksensor...1008979.html]?

Drucksensoren können doch nur funktionieren, wenn sie ZWISCHEN dem "Druckmittel" und dem Untergrund sind, und nicht dahinter!
Egal ob sich dann was dabei dehnt oder nicht: das wäre das selbe, als wenn du einen Drucksensor auf eine Mauer klebst und dann von der anderen Seite auf die Mauer drückst...
<--- DS ](*,) <---

nur wenn der Drucksensor auf irgend was anderem dann draufliegt (Tisch etc.), das quasi den inneren Druck auf die Unterlage weiterleitet, dann kann auch ein Druck auf den Drucksensor einwirken.
capisce? ;)

Ach ok ...
Dachte instrument drückt auf silikon und silikon drückt dann auf sensor.

Zitat:

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Zitat von LostWok

ich bin Medizinstudent und wurde im Rahmen meiner Doktorarbeit

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Zitat:

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Zitat von LostWok

Ach ok ...
Dachte instrument drückt auf silikon und silikon drückt dann auf sensor.

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Äh..., Ja. Ich dachte jetzt für Medizin gilt Numerus Clausus.
Sprich Du hast ein Abitur und somit mindestens 12 Jahre Schule.
Der physikalische Grundsatz Aktio=Reaktio kommt eigentlich bei der Mechanik dran (5-6 Klasse).

Anhang 32202


Entweder hattest Du da eine freudsche Fehlleistung oder Du hast ein grundlegendes Verständniss Problem der Physik.

Zitat:

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Zitat von "i_make_it

Äh..., Ja. Ich dachte jetzt für Medizin gilt Numerus Clausus.
Sprich Du hast ein Abitur und somit mindestens 12 Jahre Schule.
Der physikalische Grundsatz Aktio=Reaktio kommt eigentlich bei der Mechanik dran (5-6 Klasse).

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hallo LostWok
mit großkopferten Klugsch****** wie meinem zitierten Vorredner musst du dich hier im Forum leider auch teilweise arrangieren.
Dabei hat gerade mein (zitierter) Vorredner seine allerliebste Not gerade mit Physik, denn er ist allen Ernstes stur und unbelehrbar der Meinung, man würde eine Kraft mit der Einheit der Masse-Einheit kg messen, anstatt korrekterweise mit kp oden N (Newton).
(edit: er benutzt immer eine - irreführende, veraltete - Größe "Kraftkilogramm" und meint immer, die Einheit von "Kraftkilogramm" wäre kg, dabei ist kg doch immer (!) nur(!) die Einheit von Masse, und die veraltete Bezeichnung "Kraftkilogramm" hingegen hat die Einheit kp (Kilopond), und eben NICHT kg (das hat man mit dem kp schon vor 60 Jahren genau deswegen so definiert, um Verwechslungen zu vermeiden) - das kapiert er aber einfach nicht. Ein paar China-Händler machen es nämlich auch so falsch, und deshalb hält er es für richtig :D )
So viel zum Physikverständnis...

Also mach dir nichts draus.
Immerhin liegt der Patient samt Magen bei einer Gastroskopie ja auf einer Untersuchungsliege, und vermutlich wird die Lage auch bei deinem Modell in ähnlicher Lage simuliert - und damit ist wenigstens eine Seite über eine solche Druckmessung zugänglich ;)

Guten Abend,
Gewisse Physiker hatten uns schon im ersten Semester beim Physik Praktikum auf dem Kieker, also bin ich solche Sprüche gewohnt :D. Hab den Beitrag ja vorallem deshalb erstellt, um ein Grundverständniss über die Problematik zu meiner Aufgabenstellung zu bekommen.

Ich hatte heute Brainstorming mit der Gruppe und uns ist eine Idee gekommen, wie wir vielleicht die Kraft an der Magenbefestigung messen können.

Erster Silikon-Magenguss ist am aushärten. Bilder und eine Skizze des erdachten Aufbaus folgen bald.

Sagen wir es mal so HaWe hat ein Problem mit der immer noch in einigen Ländern benutzen Einheit "Kraftkilogramm" die tatsächlich auch bis 1970 in deutschland neben dem Masse Kilogramm existierte.
Da er das Kilopond erwähnt hat, einfach mal da den Wikipedia Artikel lesen. (Da stehen genau die Einheitszeichen die HaWe nicht versteht)

Also Eine kraft kann man nur messen wenn man etwas hat was eine Gegenkraft erzeugt.
Z.B. Gewichtskraft wird von einer Waage (die ja nichts anderes wie ein Drucksensor ist) nur angezeigt solange sie wo drauf steht.
Im freien Fall (also ohne Wiederlager) zeigt sie null an.
Genau so ist es mit der Druckmessung an der Magenwand.
Entweder ist die Wand nicht verformbar und somit auch nicht dehnbar, dann kann man die Druckkraft messen oder sie ist dehnbar, dann misst man etwas was maximal einen Bruchteil der Druckkraft ausmacht und proportional zur Dehnung ist.
Das zweite Problem is, schau dir mal den Aufbau der Dehnungsmeßsteifen und der Druxksensoren an. Die sind nahezu identisch.
Stell dir nun mal einen elastischen Probekörper vor.
den Kannst Du durch Druck dünner quetschen.
Da sich das Volumen aber nicht ändert wird er in der Fläche gößer.
Den selben Probekörper kannst Du dehnen, dabei wird er in der Fläche größer und das sich das Volumen nicht ändert, auch dünner.
Du siehst also ob du Dehnst oder oder ob Du drückst du hast den selben Effekt (die selbe Verformung).
Somit misst Du in beiden Fällen auch das selbe.
In diesem Fall stehst Du vor dem Problem das Du entweder nur eins von beidem messen kannst oder Dich nach anderen Meßmethoden für die verschiedenen Paramter umsehen mußt.

Eine Möglichkeit wäre tatsächlich die optische Erfassung der Dehnung, indem man rund um das Modell Kameras anbringt und ein Raster auf dem Modell aufbringt, dessen Verzerrung ausgewertet wird (ähnlich Facial Motion Capturing). Damit ließe sich auch die Gesamtbewegung des Modells relativ zu den Aufhängungspunkten ermitteln.
Die wirkende Kraft müsste man dann aus der Gesamtbewegung (Fräfte an den Wiederlagern) und der elastischen Verformung (Dehnung) errechnen (ähnlich Finite Elemente Methode).

Die Verortung der Werkzeuge im inneren des Modells in 3D wäre mit mehreren Millimeterwellen Kameras möglich.

Das wäre die High-End Variante die entsprechend teuer ist, deren Technologie aber bereits existiert und funktioniert.
Da ginge es dann nur um Kaufen, zusammensetzen und viel Programmieren.

Zum Testen mit Dehnungs- und Drucksensoren an Silikon, sollte man auch nicht gleich das Magenmodell nehmen sondern ein einfaches ebenes Stück das man erst den Einzelbelastungen aussetzt und dann Überlagerungen von beidem.
Dabei stellt man dann schnell fest was man immer unterscheiden kann und was bei einer Überlagerung nicht mehr der einen oder anderen Ursache zuzuordnen ist.