Miniaturowy sensor IMU do badań chodu — 10×15 mm, SPI, druk 3D

Kiedy zespół badawczy zajmujący się biomechaniką chodu zgłosił się z problemem, od razu było jasne, że standardowe rozwiązania nie przejdą. Istniejące na rynku sensory IMU były albo za duże, albo za grube — każdy dodatkowy milimetr w miejscu pomiarowym zaburza naturalny wzorzec chodu i wprowadza artefakty do danych. Wymagania były konkretne: sensor musi być niewidoczny dla pacjenta, przeżyć setki cykli chodu dziennie i zmieścić się w jak najmniejszej obudowie. Efektem jest płytka o wymiarach 10×15 mm i grubości zaledwie 0,8 mm, zamknięta w drukowanej obudowie, która spokojnie mieści się w dłoni i waży mniej niż kilka gramów.

Serce układu to sześcioosiowy IMU w obudowie LGA — akcelerometr i żyroskop w jednym chipie, komunikujący się z rejestratorem danych przez SPI. Wybór SPI był nieprzypadkowy: przy częstotliwościach próbkowania rzędu kilkuset Hz i konieczności synchronizacji wielu sensorów jednocześnie (protokół badania zakłada cztery punkty pomiarowe na pacjenta), deterministyczny czas transferu i brak adresowania jak w I²C to realna przewaga. Na płytce znalazły się także trzy diody LED sterowane bezpośrednio z linii GPIO: sygnalizują aktywny pomiar, transmisję danych oraz błąd lub utratę synchronizacji z rejestratorem. Całość zmontowana w technologii SMD 0402 — kondensatory filtrujące, rezystory podciągające na liniach SPI i dzielniki napięcia pod LEDy zajmują dosłownie kilka milimetrów kwadratowych.

Obudowa powstała na drukarce FDM w twardym PLA — dwa komponenty: miseczka mieszcząca PCB i kabel, oraz płaska pokrywka zatrzaskiwana bez narzędzi. Kabel SPI wyprowadzony z tyłu łączy sensor z rejestratorem danych. Projekt trafił do użytku w badaniu longitudinalnym obejmującym pacjentów z zaburzeniami neurologicznymi; pierwsze wyniki potwierdziły, że minimalne wymiary sensora pozwoliły uchwycić subtelne asymetrie w fazie odbicia, których wcześniej używany sprzęt po prostu nie rejestrował.