MARES

Description

Il s’agit d’un module de recherche physiologique et d’entraînement physique déployé dans le laboratoire Colombus de l’ISS.

Cet instrument mesure la force exercée par des groupes musculaires isolés autour de toutes les articulations du corps humain. En particulier, il permet de mettre en relation position/vitesse et couple/force du groupe musculaire étudié en fonction du temps.
Les données issues de son utilisation sont particulièrement intéressantes pour la recherche en physiologie humaine musculosquelettique, la physiologie neuromusculaire, et la biomécanique.
Dans le cadre des vols habités spatiaux, cet outil est également utile pour évaluer l’efficacité des contre-mesures destinées à lutter contre les effets de la microgravité sur les muscles.

Matériel

MARES s’interface directement avec le module Columbus, qui lui fournit son alimentation électrique. Le boîtier principal de MARES héberge les capteurs, le moteur à transmission directe, la batterie et les éléments électroniques. Une chaise et des éléments amovibles d’adaptation humaine (leviers de tailles variables, adaptateurs) sont reliés au boîtier principal afin de permettre l’installation de sujets de morphologies variées. Ces éléments permettent également de couvrir une gamme étendue de mouvements. Enfin la structure d’isolation microgravitaire à laquelle est fixé le boîtier principal de MARES permet de minimiser la transmission des vibrations mécaniques inopportunes au reste de l’environnement microgravitaire du module Columbus.
L’interface de MARES avec son sujet/opérateur requiert l’utilisation d’un ordinateur portable sur lequel est installé le logiciel d’interface MARES, qui permet l’affichage d’instructions pour le sujet, l’envoi des commandes à MARES ainsi que la visualisation des paramètres nécessaires au bon déroulement de l’expérimentation.

Les données telles que couple et vitesse/position angulaires sont recueillies à l’issue de mouvements pouvant être opérés autour des articulations suivantes (droites et gauches pour les extrémités) : genou, cheville, hanche, tronc, épaule, coude, poignet.
La force et la vitesse/position linéaires totales du bras ou de la jambe peuvent, quant à elles, être obtenues grâce à l’utilisation d’un adaptateur linéaire. Cet élément amovible doit en ce cas être fixé sur l’axe du moteur, ayant pour effet de linéariser les efforts et les mouvements perçus ou exercés par MARES.

Logiciel

Le logiciel MARES est conçu pour intégrer facilement les spécifications d’une expérimentation, et les traduire en instructions automatiques fournies au sujet, ainsi qu’en algorithmes de contrôle du moteur.
Ce logiciel permet ainsi de programmer:

• les diagrammes d’affichage sur lesquels le sujet pourra visualiser des paramètres de l’expérimentation, par exemple le couple exercé par les muscles étudiés.

• les profils des mouvements proposés au sujet : ils sont paramétrables, ainsi vitesses et résistances de MARES lors de l’effort exercé par le sujet sont quantifiables et variables tout au long de l’exercice. Parmi les profiles proposés, on trouve notamment : l’effort isométrique, l’effort isocinétique, l’effort isotonique, des simulation d’éléments idéaux (ressorts, friction, inertie), contrôle de paramètres suite à un profile prédéfini (contrôle de position, contrôle de vitesse, contrôle de force/couple, contrôle de puissance), relachement soudain ou mouvement libre.

• les sessions expérimentales, qui peuvent regrouper des profils de mouvements de diverses natures, afin d’aborder l’ensemble des aspects liés à l’effort musculaire : fatigue, recrutement des fibres musculaires, puissance musculaire, etc.

Appareils externes

MARES est conçu pour fonctionner en connexion avec des appareils externes complémentaires dont MARES peut acquérir les données, acheminer les commandes et assurer l’alimentation électrique.
Ainsi, le stimulateur musculaire PEMS-II permet d’isoler des caractéristiques contractiles spécifiques lors des profils de mouvements exécutés par le sujet.

Des appareils du type amplificateurs électromyographiques ou électrocardiographiques peuvent également être connectés à MARES et utilisés simultanément pour apporter des compléments d’information de grande valeur scientifique.