I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   4 A u g u s t   20 2 6 ,   p p .   1 7 7 8 ~ 1 7 9 1   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 4 . pp 1 7 7 8 - 1 7 9 1           1778       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Bo ne strength  an a ly zer  a nd mo nit o ring  device for l o wer limb  ex te rna l f i x a tion       Dev in B a bu 1 ,   Wa he b A.   J a bb a r 2 ,   M uh a m m a d H is y a m   R o s le 3 ,   No o ra zliza   Su la im a n 1 ,   M o hd   Am ir  Sh a hla M o hd   Asp a r 1 ,   Abd ul Na s ir 1     1 F a c u l t y   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s   En g i n e e r i n g   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r si t y   M a l a y si a   P a h a n g   A l - S u l t a n   A b d u l l a h ,   P a h a n g ,   M a l a y s i a   2 S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   t h e   B u i l t   En v i r o n m e n t ,   B i r mi n g h a m C i t y   U n i v e r si t y ,   B i r mi n g h a m,  U n i t e d   K i n g d o m   3 I n t e r n a t i o n a l   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M a l a y s i a ,   K u a l a   L u mp u r ,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 2 ,   2 0 2 6   R ev is ed   Ap r   2 8 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 2 2 ,   2 0 2 6       Th e   p r o c e d u re   f o e x ter n a fi x a to re m o v a i n   l o we li m b   fr a c tu re is   ty p ica ll y   b a se d   o n   ra d io g ra p h ic  d a ta,  su b jec ts’  p a ti e n ts  to   i o n izin g   ra d iatio n ,   a n d   p ro v i d e m in ima re a l - ti m e   i n fo rm a ti o n   a b o u t h e   h e a li n g   p ro c e ss .   Th is   p ro jec su g g e sts  a   se n so r - b a se d   In tern e t - of - T h i n g a p p a ra tu s,  wh ich   will   m e a su re   b o n e   stre n g th   d u ri n g   th e   re c u p e ra ti n g   p r o c e ss   b a se d   o n   lo a d   c e ll s,  HX 7 1 1   a m p li fiers ,   a n d   a   Wem o ES P 8 2 6 6   m icro c o n tro l ler.  T h e   sy ste m   p ro v id e re a l - ti m e   fe e d b a c k   i n   t h e   fo rm   o f   LE i n d ica to rs  a n d   a   b u z z e r,   wh e re a re m o te  m o n it o ri n g   i su p p o rte d   b y   t h e   Bl y n k   d a sh b o a rd .   M e a su re m e n a c c u ra c y   o f   o v e 9 0 %   wa c a rried   o u t   a p e th e   e x p e rime n tal  v a l id a ti o n   c o n d u c ted   u n d e th e   si m u latio n   o v a rio u lo a d (3 - 9   k g a n d   with   c lea sta g e   in d ica to rs  o c rit ica l,   p a rti a l,   a n d   fu ll   re c o v e ry .   Th e   d e v ice   o ffe rs  c o n ti n u o u m o n it o r in g   a n d   o b j e c ti v e   b o n e   h e a li n g   e v a lu a ti o n   with   n o   ra d iatio n   in   c o m p a riso n   t o   c o n v e n ti o n a ima g i n g .   Th e   li m it a ti o n   o th e   st u d y   is  th e   l imited   ra n g e   o l o a d in   p ro t o ty p e   tes ti n g ,   wh ich   c o u ld   a ffe c a c c u ra c y   in   p a rti c u lar  situ a ti o n s.  Ho we v e r,   th e   re su l ts  re p re se n t h e   p o ss ib le   c li n ica re lev a n c e   o i n tro d u c i n g   re a l - ti m e   b io m e c h a n ica s u rv e il lan c e   in t o   th e   p r o c e ss   o fra c tu re   trea tme n t,   h e n c e   c o n tr i b u t in g   t o   sa fe re h a b il it a ti o n   a n d   m o re   re a so n a b le d e c isio n s rel a ted   to   t h e   fi x a to re m o v a l.   K ey w o r d s :   B io m ed ical   Fra ctu r h ea lin g   L o ad   s h ar r atio   L o wer - lim b   T r au m atic  in ju r y   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ab d u l N asir   Facu lty   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r in g   T ec h n o l o g y ,   Un iv er s ity   Ma lay s ia  Pah an g   Al - Su ltan   Ab d u llah   Pah an g ,   Ma lay s ia   E m ail: a b d n asir@ u m p s a. ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   L o wer   lim b   f r ac tu r es,   p ar ticu lar ly   tib ia  an d   f ib u la,   ar e   o n   th in cr ea s ac r o s s   th wo r ld   an d   h av e   co n tr ib u to r y   f ac to r s   s u ch   as  tr au m a,   s p o r ts   in ju r ies,  an d   m o to r   v eh icle  ac cid en ts .   E x ter n al  f ix ato r s   ar s til l   u s ed   as  tr a d itio n al  f o r m   o f   m o d ality   to   f ix   t h f r ag m en ts   o f   th e   b o n in   th e   r ep ar ati v p h ase,   an d   th e   d ec is io n   to   ex cise  s u ch   is   n o r m ally   m ad e   b y   r ad io lo g ical  ev alu atio n .   T h tr ad itio n al  im ag in g   m o d alities   co m m o n l y   u s ed ,   th at   is ,   p lai n   r ad i o g r a p h s   an d   c o m p u te d   to m o g r ap h y ,   h av e   th eir   lim itatio n s   th at  in clu d co n tin u o u s   ex p o s u r to   io n izi n g   r a d iatio n s ,   th e   two - d im en s io n al  n atu r e,   wh ich   ca n n o r e f lect  th r e p ar ativ e   ef f ec ts   o f   th p r o ce s s ,   an d   th e   in ab ilit y   to   m o n ito r   th e   p r o ce s s   co n s tan tly .   T h ese  in s u f f icien cies  ca n   in itiate  a n   ea r ly   o r   d elay ed   elim in atio n   o f   t h f ix ato r ,   h e n ce   in cr ea s in g   th r is k   o f   r e f r ac t u r o r   p r o lo n g e d   im m o b ilizatio n .   R ec en r esear ch   h as  p o i n ted   o u th at  im ag i n g   is   n o alwa y s   ass o ciate d   with   b io m ec h an ical   b o n s tr en g th ,   h en ce   em p h asizin g   th e   n ee d   f o r   co n ju n ctiv e   tr ea tm en in   m o n ito r in g   [ 1 ] .   A lth o u g h   th c u r r e n d ev elo p m e n o f   th e   o r th o p e d i c   ca r e,   n o   s en s o r - b ased ,   I o T - e n ab led   s y s tem   h as  b ee n   a d o p t ed   to   co n tin u o u s ly   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B o n s tr en g th   a n a lyzer   a n d   mo n ito r in g   d ev ice  fo r   lo w er limb     ( Dev in   B a b u )   1779   m ea s u r th b o n s tr en g t h   an d   h ea lin g   p r o ce s s   o f   p atien ts   with   ex ter n al  f ix ato r s .   T h cu r r en s o lu tio n s   ar e   m ain ly   im ag in g - b ased   an d   th ey   d o   n o h av r ea tim b io m ec h an ical  f ee d b ac k .   T h is   p ap er   in tr o d u ce s   th in v en tio n   o f   b o n s tr en g th   a n aly ze r   an d   m o n ito r in g   ap p a r a tu s   th at  is   u s ed   in   lo wer   lim b   e x ter n al  f ix atio n ,   as  in   Fig u r 1 .   T h p r o to ty p e   will  co n s is o f   lo ad   ce lls ,   HX7 1 1   am p lifie r s ,   an d   a   W em o s   E SP 8 2 6 6   m icr o co n tr o ller   an d   I o T   co n n ec tiv ity .   L E s ig n als  an d   d is t an d ash b o ar d s   d is p lay in g   r ea l - tim an d   r ad iatio n - f r ee   h ea lin g   p r o g r ess   ar i n d icativ o f   h ea lin g .   Usi n g   th d ev ice  to   o v er co m e   t h s h o r tc o m in g s   o f   co n v en tio n al  im ag i n g ,   it  p r o v i d es  clin ician s   with   an   o b jectiv m ea s u r t o   s u p p o r t   th r em o v al  o f   f ix ato r s   in   a   s af er   way   an d   e n h an ce   th r es u lts   o f   r eh ab ilit atio n .           Fig u r 1 .   Pro p o s ed   m o n ito r in g   s y s tem   f o r   b o n h ea lin g       2.   T H E   CO M P RE H E NS I VE   T H E O RE T I CA L   B ASI S   2 . 1 .       L o a d sh a re   ra t io   o f   e x t er na f ix a t o r     T h r atio   o f   l o ad   s h ar is   v it al  p ar am eter   b ec au s it  allo ws  clin ician s   to   d eter m in th ex ten o f   th e   s tr ess   th at  th b o n ca r r ies,  an d   h en ce   c o u n ter ac ts   s tr ess   s h ield in g   th at  th r ea te n s   to   d elay   o s teo g en esis   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   Mo r eo v er ,   th lo a d - s h ar e   r atio   ca n   b m a n ip u lated ,   w h ich   ca n   af f ec t   in ter f r ag m en t ar y   m o tio n ,   b io - m ec h an ical  s tim u lu s   n ec ess ar y   to   s tim u late  ca llu s   f o r m atio n   an d   co n s eq u en b o n r em o d elin g   [ 4 ] E s s en tially ,   th o p tim al  r atio   o f   lo ad   s h ar b etwe en   th f ix ato r   an d   th h ea lin g   b o n b al an ce s   th er en o u g h   m ec h an ical  s u p p o r o f   th f ix ato r   an d   en o u g h   tr a n s f er   o f   th lo ad   th r o u g h   th h ea lin g   b o n e,   wh ich   f ac ilit ates   o p tim u m   s tr ain   o n   t h f r ac tu r s ite  with o u ca u s in g   ex ce s s iv r ig id ity   an d   i n s tab ilit y   [ 3 ] .   T h ax ial  s tiff n ess   o f   th h ea lin g   b o n a n d   ex ter n al  f ix ato r   s y s tem   is   m ea s u r ab le  en er g y   o n   wh ic h   th h e alin g   p r o ce s s   o f   th e   f r ac tu r ca n   ea s ily   b m ea s u r ed   to   d eter m in th lo ad - s h ar in g   p r o ce s s   an d   th p r o ce s s   o f   f r ac tu r h ea lin g   p r o g r ess io n   with o u t   h av in g   t o   d o   a n y   i n v asiv p r o ce d u r e   b u t   o n ly   co m p licatio n s   lik e   lo o s e n in g   o f   th p in   a n d   in f ec tio n   ca n   a f f ec th in te g r ity   o f   th p in - b o n in ter f ac s o   th at  th lo ad - s h ar i n g   p r o ce s s   is   im p air ed   an d   m ay   r esu lt  in   h ig h   d is p lace m e n an d   i n s tab ilit y   [ 5 ] .   Alth o u g h   s tan d ar d   m eth o d s   o f   im a g in g   ca n   p r o v i d s o m e   b io m ec h an ical  a n d   q u an titati v in f o r m atio n   ab o u b o n y   c allu s ,   th m eth o d s   o f   s tan d a r d   im ag in g   d o   n o t   p r o v id c o n s is ten t a s s e s s m en t s   o f   f r ac tu r h ea lin g ,   as th ey   r ar ely   ex h ib it a   co r r elatio n   b etwe en   th q u an tity   o f   ca llu s   an d   th s tiff n ess   o f   h ea l ed   b o n [ 6 ] .   T o   elim in ate  th ese  s h o r tco m in g s ,   n ew  b io m ec h an ical  m ea s u r in g   m eth o d o l o g y   h as  ap p ea r e d   th at  p r o m is es  to   b m o r s tr aig h tf o r war d   an d   o b jectiv e;  th at  o f   m ea s u r in g   b o n e   r eg en er atio n   s tiff n ess   an d   ca r r y in g   ca p ac ity   [ 7 ] .     2 . 2 .     Sens o r - ba s ed  lo a d m ea s urem ent   in o rt ho pedic dev ices   T h in teg r atio n   o f   s en s o r   te ch n o lo g ies  p r o v i d ed   in   th o r th o p e d ic   d e v ices  in   r ea ti m in   th m ea s u r em en ts   o f   th e   b io m ec h an ical  lo ad s   allo th e   u n e q u iv o ca o p p o r tu n ities   to   lear n   m o r th o r o u g h ly   ab o u th p r o ce s s   o f   h ea lin g   an d   o p en s   th p e r s p ec tiv es  o f   th ad ap tiv p la n   o f   tr ea t m en t.  T h ese  well - d ev elo p e d   s y s tem s   h av t h p o ten tial  to   s u p p ly   q u a n titativ in f o r m atio n   o n   th f o r ce s   at  th p o in o f   th f r ac tu r t h at  is   r eq u ir ed   to   s i m p lify   th e   p r o ce s s   o f   r eh ab ili tatio n   an d   av o i d   co m p licatio n s   [ 4 ] ,   [ 8 ] .   B ased   o n   th is   in f o r m atio n ,   clin ician s   will  b a b le  to   m ak e   a   k n o wled g ea b le  ch o ice  r e g ar d in g   t h we ig h t - b ea r in g   s tatu s   an d   th le v el  o f   ac tiv ity   th at  will  r ed u ce   th r is k s   o f   th f ai lu r o f   t h im p lan ts   o r   s lo t h r ate  o f   u n i o n   [ 9 ] Fu r th er m o r e ,   th e   lo ca lo a d s   an d   s tr ain s   th at  ca n n o t   b q u an tifie d   in   v iv o   ca n   b q u an t if ied ,   wh ich   g iv es   in v alu ab le  in f o r m atio n   ab o u t   th m ec h an o b io l o g ical  m ec h an is m s   th at  co n tr o t h m ec h an is m   o f   b o n e   r eg en er atio n   [ 1 0 ] .   T h s en s o r - b ased   d ev ices  ar also   ab le  to   m o n ito r   th f o r ce   d is tr ib u tio n   b etwe en   th e   im p lan ts   an d   th g r o win g   b o n f r ac tu r ca llu s ,   wh ich   is   im p o r tan in   th u n d e r s tan d in g   o f   th h ea lin g   p r o ce s s   an d   th ap p licatio n   o f   p o s t - o p er ativ tr ea tm en [ 8 ] .   T h f e ed b ac k   p r o ce s s   is   c lo s ed ,   an d ,   b y   ex ten s io n ,   th e   o p p o r tu n ity   to   ca r r y   o u d y n am ic  ch an g es  in   th r eh ab ili tatio n   p r o g r am   o f   th p atien t ,   m ak in g   s u r th e   m ec h an ical  en v ir o n m e n is   m o d if ied   c o n tin u o u s ly   to   s u p p o r t h r ec o v er y   o f   b o n es   [ 3 ] ,   [ 1 1 ] .   T h n ew   tech n o lo g y   o f   s en s o r   ap p licat io n   will  en ab le  g ettin g   clo s er   to   wo r k in g   with   p atien ts ,   co n s id er in g   m o r e   p er s o n al  a p p r o ac h ,   wh er e   r e h ab ilit atio n   will  b e   ad j u s ted   to   th e   b io m ec h an ical  r eq u ir e m en ts   o f   th e   b o n e   u n d er g o in g   r ec o v er y   [ 1 2 ] .   T h in f o r m atio n   p r o v id e d   b y   th im p la n ted   s en s o r s   i n   r ea tim wo u ld   b e   ap p licab le  in   e n h an cin g   th p r ec is io n   o f   th f r ac t u r d ete ctio n   an d   r ef r ac tu r p r e v en ti o n   o v er   tr ad itio n al   clin ical  d ec is io n - m ak in g   [ 1 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 7 8 - 1 791   1780   2 . 3 .     I o T   inte g ra t i o n in bio medica l m o nito ring   s y s t em s   T h e   i n t e g r a t i o n s   o f   I n t e r n et   o f   T h i n g s   ( I o T )   e n a b l e   t h e   a c c u m u l a t i o n   a n d   t r a n s m i s s i o n   o f   r e al - t i m e   d a ta  i n   r e a l - t i m e   i n   o r t h o p e d i c   e q u i p m e n t ,   w h i c h   c a n   b e   u s e d   t o   p r e - e m p t i v e l y   i n t e r v e n e   a n d   m a k e   p e r s o n a t r e a t m e n c o r r e c t i o n s   u p o n   o b je c t i v e   b i o m e c h a n i c a f e e d b a c k   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   I n   a d d i t i o n ,   t h e   a v ai l a b i li t y   o f   a d d it i v m a n u f a c t u r i n g   i n   t h e   d e s i g n   o f   o r t h o s e s   o f f e r s   t h e   o p p o r t u n i ty   t o   d e s i g n   p a t i e n t - c e n t r i c   s o l u t i o n s ,   o f f e r   s u p e r i o r   i m m o b i l i z at i o n   a n d   c o m f o r t ,   p a r t i c u l a r l y   t o   c o m p l e x   j o i n t s   l ik e   t h e   a n k l e   [ 1 6 ] .   T h e   i s s u e s   o f   t h e   c o n v e n t i o n a m e t h o d s   o f   m o n i t o r i n g   f r a c t u r e   h e a l i n g ,   s u c h   as   r a d i o g r a p h ic   t e s t s ,   w h i c h   u s u a ll y   i n v o l v r a d i a t i o n   e x p o s u r e   a n d   c o u l d   p o t e n t i a ll y   h a v e   a   ti m e   l a g   i n   r e p o r t i n g   t h e   ac t u al   p r o g r e s s i o n   o f   t h e   h e a li n g   p r o c e s s   d u t o   s l o m i n e r a l i z at i o n ,   a r a ls o   a d d r e s s e d   wi t h   t h h e l p   o f   t h i s   t e c h n i q u e   [ 1 7 ] .   S o p h i s ti c a te d   o r t h o p e d i c   t o o l s   w it h   s e n s o r   t h a t   c o u l d   c o n ti n u o u s ly   a s s es s   t h e   s t r e n g t h   a n d   a l l o w   o n e   t o   m o n i t o r   i t   r e m o t e l y   t h r o u g h   I n t e r n e t   o f   T h i n g s   t e c h n o l o g i es   ca n   b e   r eg a r d e d   a s   a   s i g n i f i c a n t   s o l u ti o n   t o   t h e s e   s h o r t c o m i n g s   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   T h e   c r e a t i o n   o f   t h e s e   d e v i c e s   p r o v i d e s   q u a n t i ta t i v e   d a ta   o n   f r a c t u r es ,   w h i c h   i s   w h y   t h t r a d it i o n a l   r a d i o g r a p h i c   m e as u r e s   a r s u b j e c ti v e   a n d   t h u s ,   t h e   c r e at i o n   o f   s u c h   d e v i c es   p r o v i d es   a   m o r e   o b j e ct i v e   e v a l u at i o n   c o m p a r e d   t o   t h e   c o n v e n t i o n a l   a s s es s m e n t   [ 1 3 ] .   T h r o u g h   t h i s   r e a l - t i m e   f ee d b a c k   l o o p ,   a c c u r a t e   c h a n g e s   i n   t h e   l e v e o f   a c t i v i t y   a n d   m e c h a n i c a l   l o a d s   m a y   b e   i m p l e m e n t e d   w h e r e   n e c e s s a r y   t o   m a x i m i z e   b o n e   t i s s u e   d e v e l o p m e n t   a n d   p r e v e n t   c o m p l i c a t i o n s ,   s u c h   a s   d el a y e d   u n i o n   o r   n o n - u n i o n .   T h e   l a t t e r   p a r t i c u l a r l y   a p p l i es   g i v e n   t h e   f a c t   t h a t t h e   i n te r n a l o a d i n g   o f   b o n e s   v a r i e s   s i g n i f ic a n t l y   i n   v a r i o u s   r e g i o n s   o f   t h e   t i b i a   a n d   t h e   f e m u r ,   a n d ,   t h e r e f o r e ,   n e c e s s it a t e s   t a i l o r - m a d e   f r a c t u r e   f i x a t i o n   s t r a t e g i es   t o   t h e   n e e d s   t h a t   a r o u t s i d e   t h e   s c o p e   o f   t h e   o v e r a l l   l o a d   d is t r i b u ti o n   [ 2 0 ] .   T h e   p o t e n t i a o f   s u c h   p er s o n a l i z e d   s o l u ti o n s   t h a t   e x p l o i t   c o m p u t a ti o n a l   m o d e ll i n g   a n d   h i g h l y   d e v e l o p e d   s e n s o r   t e c h n o l o g i es   t o   e n h a n c e   p a t ie n t   o u t c o m es   i s   e n o r m o u s   b e c a u s e   it   is   p o s s i b l e   t o   i n j e ct   t h a d a p t i v s t i f f n es s   a n d   s p e c i f i c   h el p   o f   t h e   i n d i v i d u a l   b i o m e c h a n i ca l   a n d   f u n c t i o n a l   r e q u i r e m e n t s   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   A d d i t i v e   m a n u f a c t u r i n g   i n   s p e c i f i c an   b e   u s e d   t o   g e n e r a t t h e   i n t r i c a t e ,   s t a b l e   a n d   p o r o u s   s c af f o l d s   w it h   c u s t o m   m i c r o a r c h i t e ct u r e s ,   w h i c h   a r e   n u m e r i c a l l y   o p t i m iz a b l e   t o   m e e t   p a r t i c u la r   b i o m e c h a n i c al   r e q u i r e m e n t s   d u r i n g   b o n e   r e g e n e r a t i o n   [ 7 ] ,   [ 2 3 ] .   T h e   d e s i g n e d   m u lt i - c o m p l ic a te d   p o r o u s   s t r u ct u r e s   i n   t h is   c u s t o m   f a b r i ca t i o n   t e c h n i q u e   c a n   r e c a p   t h e   a d a p t iv e   b e h a v i o r   o f   b o n e   r i g i d i t y   a n d   m a x i m i z e   l o a d s ,   w h i c h   a r e   v it a l   i n   i m p r o v i n g   t h e f f e c t i v e n es s   o f   o r t h o p e d i c   i m p l a n t s   a n d   e x t e r n al   f i x a t o r s   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .       3.   M E T H O     T h is   ch ap ter   id en tifie s   th a p p r o ac h   an d   im p lem e n tatio n   p la n   o f   th p r o ject  in   an   attem p to   ex p lain   th s p ec if ic  p r o ce s s es  an d   m e th o d o lo g ies  th at  wer e   s elec ted .   I t   also   g i v es  d etailed   lis o f   all  t h h ar d war e   an d   s o f twar to o ls   th at  wer u s ed   d u r in g   th p r o ject.   I n   ad d itio n   to   th is ,   ev er y   s tep   will  b o u tlin ed   in   a   p r o ce d u r al  a p p r o ac h   a n d   wi ll  g iv in - d ep th   d etails.  T h e   g en er al   in ten tio n   is   to   i n tr o d u ce   t h p r o ject   m eth o d o l o g y   in   tr an s p ar en t ,   ea s ily   co m p r eh en s ib le  way   s o   th at  th r ea d er s   co u ld   lear n   th d etails  o f   th s elec ted   m eth o d s   a n d   in s tr u m en ts   u s ed   in   th e   im p lem e n tatio n   o f   t h p r o ject.   I n   th e   ca s o f   th is   r esear c h ,   n o n - clin ical  test   s u b jects  ar ap p li ed   in   wh ic h   d if f er en l o ad   is   ap p lied   to   p r o v o k th l o ad   in   th f ix at o r s .   T h ese   weig h ts   ar u s ed   to   m im ic  th e   ef f ec t o f   p r ess u r o f   p atien t.     3 . 1 .     B lo c k   dia g ra m   o f   t he  lo wer   lim b m o nito ring   dev ice   T h b o n e   r ec o v er y   m o n ito r in g   s y s tem   as  in   Fig u r e   2   u tili ze s   W em o s   D1   W i - Fi  Un o   E SP 8 2 6 6   m icr o co n tr o ller   to   m o n ito r   an d   s h o w   th b o n e   h ea lin g   p r o g r ess .   T h e   s y s tem   co n s is ts   o f   th r ee   m ajo r   co m p o n en ts ,   wh ich   ar t h in p u t,  in ter f ac e ,   an d   th o u tp u t,   wh ich   co llab o r ate  to   d eliv e r   p r ec is ac tu al - tim in f o r m atio n .   A   lo ad   ce ll  is   u s ed   in   th in p u p ar t o   m ea s u r th weig h o r   f o r ce   a p p lied   to   th b o d y   a n d   t h alter atio n   in   th d is tr ib u tio n   o f   weig h wh ich   is   s ig n if ican in   th m o n ito r in g   o f   h ea lin g .   T h wea k   s ig n al  o f   th lo ad   ce ll  is   b o o s ted   b y   an   am p lifie r   an d   th e n   th d ata  i s   tr an s m itted   to   th m icr o co n tr o ller .   W em o s   D1   in ter p r ets  th d ata  an d   c o m p u tes  th p er ce n tag e   o f   r ec o v er y   an d   u s es  its   W i - Fi  to   tr an s m it  th d ata   to   a   m o n ito r in g   in ter f ac e   th r o u g h   th B ly n k   s o f twar e.   T h is   en a b les  th p r o v id er s   to   k ee p   c h ec k   o n   th h ea lin g   p r o ce s s   r em o tely .             Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r am   o f   th s y s tem   ar ch itectu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B o n s tr en g th   a n a lyzer   a n d   mo n ito r in g   d ev ice  fo r   lo w er limb     ( Dev in   B a b u )   1781   T h o u t p u s ec tio n   in cl u d es  L E D’ s   an d   b u zz er .   T h L E D’ s   ch an g co l o r   to   s h o d if f er e n h ea lin g   s tag es,  with   r ed   f o r   cr itical  s tag es  an d   b lu f o r   f u ll   r ec o v er y .   T h b u zz er   aler ts   th p a tien if   r ec o v er y   is   cr itical.   T h s y s tem   is   ef f icie n an d   p r o v id es  im m ed iate  v i s u al  an d   au d ib le  f ee d b ac k ,   with   th ad d ed   b en ef i t   o f   b ein g   ac ce s s ib le  th r o u g h   B ly n k   f o r   r e m o te  m o n ito r in g .     3 . 2 .     Sy s t e m   f lo wcha rt   o f   t he  lo wer   lim b m o nito ring   dev i ce   T h f lo wch a r in   Fig u r e   3   d escr ib es  m ec h a n is m   f o r   b o n e   h ea lin g   tr ac k in g   with   th e   u s o f   s en s o r s ,   Wi - Fi,  an d   th e   u s o f   B ly n k .   I s tar ts   with   th s y s tem   p a r t s '   in itiatio n ,   in clu d in g   W i - Fi,  B ly n k ,   an d   l o ad   s en s o r .   R ea l - tim tr ac k in g   is   f ac ilit ated   th r o u g h   th u s o f   W i - Fi,  an d   tr ac k in g   is   also   r e m o tely   th r o u g h   th e   u s o f   B ly n k .   Mo n ito r in g   o f   weig h d is tr ib u tio n   o cc u r s   th r o u g h   lo ad   s en s o r ,   s ig n if ican t   in   weig h in g   h ea lin g   in   b o n es.  On   in itiatio n ,   p o we r in g   o f   th s y s tem   is   v ia  b u tto n   in   u s in   B ly n k ,   an d   a   r eq u est  is   s en to   co n f ir m   th at  lo a d   s en s o r   is   in   u s e.   On ce   in   u s e,   b u tto n   i s   p u s h ed   in   m o v to   ca p tu r e   r ea d in g   o f   b o n e   weig h t - b ea r in g ,   h ea lin g   d e v elo p m en g a u g e.   Hea lin g   p er ce n tag an d   h ea lin g   s tatu s   ar g au g ed   b y   th e   s y s tem :     I f   r ec o v er y   is   90% ,   r ed   L E a n d   b u zz er ,   d is p lay in g   Leg   fr a ctu r is   crit ica l .”     I f   r ec o v er y   is   b etwe en   > 90% 100%   < = ,   y ell o L E lig h ts   u p ,   a n d   m ess ag B o n r ec o ve r in   p r o g r ess ”  ap p ea r s .     I f   r ec o v er y   r ea ch es 1 0 0 %,  th s y s tem   d is p lay s   b lu L E a n d   th m ess ag ! F u lly  r ec o ve r ed   fr o th fr a ctu r e! ”.   T h is   s tr u ctu r ed   ap p r o ac h   en s u r es r ea l - tim f ee d b ac k   o n   h ea l in g   p r o g r ess ,   h elp in g   with   f r ac tu r m o n ito r in g   an d   r eh a b ilit atio n .           Fig u r 3 .   Flo wch ar o f   th e   o p e r atio n al  lo g ic  o f   th m o n ito r i n g   d ev ice       3 . 3 .     E v a lua t i o n m et rics   T h p er ce n ta g er r o r   is   to o f o r   co m p ar in g   ex p e r im en tal  v alu es  with   th eo r etica v alu es  in   ter m s   o f   ac cu r ac y .   C alcu latio n   in v o lv e s   f in d in g   o u t   th ac tu al   d ev ia tio n   b etwe en   ex p er im e n tal  v a lu an d   th eo r etica l   v alu e,   th en   co n v er tin g   s u c h   d ev iatio n   in to   p r o p o r tio n   o f   th th eo r etica v al u e.   0 s h o w s   p er f ec ag r ee m e n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 7 8 - 1 791   1782   b etwe en   ex p er im en tal  a n d   th eo r etica v alu es.  An y   p o s itiv v alu e   f o r   p e r ce n t ag er r o r   s ig n if ies  o v er esti m atio n ,   an d   m in u s   s ig n   f o r   p er ce n tag er r o r   s ig n i f ies  u n d er esti m atio n .   T h to o l   cr ea tes  u n if o r m   b asis   f o r   ex p er im e n tal  ac cu r a cy   d eter m in atio n ,   esti m atio n   o f   er r o r ,   a n d   ch ec k in g   f o r   e x p er im en tal  o u tp u t   r eliab ilit y .   T h ex p e r im en tal  v alu is   th r esu lt  o b tain ed   t h r o u g h   test in g ,   wh ile  th th e o r etica v alu is   th e   ex p ec ted   o r   tr u v alu e.       T o   ca lcu late  th p e r ce n tag o f   ac cu r ac y   o f   m ea s u r e m en t:            × 100     ( 1 )     T o   c alc u l at t h p e r c e n ta g e   o f   er r o r   i n   m e as u r em en t:     100%  -   P e r   c e n a c c ur a c y of   me a s ure m e n t     ( 2 )     To ta l   w e ig ht =  W e igh 1 +  W e igh 2 +  W e igh 3     ( 3 )     A ve r a ge   W e ight   =       3 . 0     ( 4 )     A ve r a ge   W e ight   =   ( A v er ag e   W ei g ht     (   c   ) )   )     ( 5 )     3 . 4 .   Ca lib ra t io n o f   lo a d se ns o r   E q u atio n   t o   m ak e   p r ec is v alu f r o m   th lo a d   s en s o r   a n d   E SP 8 2 6 6   th r o u g h   th s ig n a f r o m   t h HX7 1 1   Am p lifie r .   T h e q u at io n   f r o m   t h ca lib r atio n   cu r v co u ld   b u s ed   in   c o d in g ,   wh ich   p r o g r am s   th co m p u ter   la n g u a g f r o m   an alo g u s y s tem   to   d i g ital sy s tem .   T o   m ea s u r t h r ea d in g s ,   th e   B ly n k   d ash b o ar d   is   u s ed   f o r   r ea l - tim m o n ito r in g .   First,   an   in itial  r ea d in g   is   tak en   with   n o   lo a d   o n   th p r o t o ty p e,   a n d   th s er ial  m o n ito r   d is p lay s   r aw  v alu es.  T h is   p r o ce s s   i s   th en   ex ec u te d   1 2   tim es  f o r   ac cu r ac y ,   a n d   an   av er a g r e ad in g   is   tak en   as  s h o wn   in   T ab le  1 .   Nex t,  a n   eq u iv alen ex er cise  is   co n d u c ted   with   lo ad ed   p r o to ty p with   d ef in ite  weig h t.  All  r e ad in g s   f o r   d ef in ite   weig h an d   its   r esp ec tiv av er ag ar tak en   an d   co m p u ted .   Nex t,  p lo is   co n s tr u cted ,   wi th   av er ag r ea d in g s   (y - ax is )   an d   ac tu al  weig h ( x - ax is )   as  in   Fig u r 4 .   W ith   s u ch   p lo t,  f u n ctio n   f o r   ca l ib r atio n   in   ter m s   o f   co n v er tin g   r aw  r ea d i n g s   o f   th s en s o r   to   ac tu al  v alu es  o f   w eig h is   ca lcu lated .   W ith   s u ch   f u n ctio n ,   co r r ec t   m ea s u r em en ts ,   an d   h en ce   a n al y s is   o f   th h ea lin g   o f   b o n es,  a n d   wh en   an   ex te r n al  f ix at o r   ca n   b r em o v ed ,   ca n   b co m p u ted .         T ab le  1 .   T h v alu o f   th m ea s u r em en t f r o m   th a v er ag lo a d   W e i g h t   V a l u e   o f   M e a su r e me n t   ( A v e r a g e   W e i g h t   i n   C o d i n g )   A v e r a g e   0   1 8 5 . 8 5   1 8 4 . 3 3   1 8 4 . 9 5   1 8 4 . 5 8   1 8 6 . 8 7   1 8 6 . 8 3   1 8 6 . 5 8   1 8 6 . 5 8   1 8 6 . 4 7   1 8 6 . 3 7   1 8 6 . 3 7   1 8 6 . 7 2   1 8 5 . 9 5   0 . 6   2 6 2 . 6 3   2 6 2 . 7 5   2 6 3 . 8 6   2 6 2 . 8 3   2 6 3 . 8 4   2 6 2 . 8 8   2 6 5 . 3 3   2 6 4 . 6 7   2 6 3 . 4 2   2 6 3 . 6 4   2 6 2 . 2 8   2 6 3 . 3 2   2 6 3 . 4 5   1 . 2 5   3 3 7 . 3 9   3 3 8 . 8 9   3 3 7 . 6 9   3 3 8 . 2 6   3 3 6 . 7 6   3 3 7 . 7 5   3 3 7 . 7 7   3 3 7 . 1 9   3 3 7 . 5 3   3 3 8 . 1 2   3 3 8 . 6 4   3 3 7 . 7 3   3 3 7 . 8 1   2   4 0 7 . 6 1   4 0 7 . 8 6   4 0 7 . 6 9   4 0 6 . 9 3   4 0 7 . 5 8   4 0 8 . 1 2   4 0 6 . 7 0   4 0 7 . 6 1   4 0 7 . 7 9   4 0 6 . 9 4   4 0 6 . 8 6   4 0 6 . 7 7   4 0 7 . 3 7   2 . 6   4 9 6 . 7 6   4 9 4 . 9 7   4 9 6 . 0 1   4 9 4 . 9 7   4 9 5 . 4 8   4 9 4 . 4 7   4 9 6 . 1 1   4 9 6 . 2 2   4 9 6 . 5 2   4 9 6 . 2 2   4 9 5 . 1 8   4 9 4 . 4 7   4 9 5 . 6 2   3 . 7   6 0 2 . 8 5   6 0 0 . 9 3   6 0 1 . 6 0   6 0 1 . 4 1   6 0 0 . 4 0   6 0 1 . 2 8   6 0 0 . 6 3   6 0 1 . 0 1   6 0 1 . 5 5   6 0 1 . 5 1   6 0 0 . 6 7   6 0 1 . 6 5   6 0 1 . 2 9   4 . 3 5   6 8 0 . 9 9   6 8 0 . 8 5   6 8 1 . 6 8   6 8 0 . 9 8   6 8 0 . 2 9   6 8 0 . 8 5   6 8 0 . 5 6   6 8 0 . 1 2   6 7 8 . 9 6   6 7 8 . 9 4   6 8 0 . 5 5   6 7 9 . 3 7   6 8 0 . 3 4   5 . 7   8 4 1 . 0 1   8 1 6 . 9 1   8 1 5 . 3 8   8 1 4 . 7 0   8 1 5 . 7 5   8 1 3 . 5 0   8 1 4 . 2 2   8 1 3 . 6 1   8 1 3 . 4 7   8 1 5 . 2 2   8 1 5 . 0 6   8 1 4 . 1 7   8 1 6 . 9 1           Fig u r 4.   T h lin ea r   g r ap h   o f   t h v alu o f   th a v er ag l o ad   y =  11 0.46 x   +  19 4.64 0 200 400 600 800 1000 0 1 2 3 4 5 6 N e w to n  ( N ) W e i g h ( kg ) A v e r ag e   v s Weig h t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B o n s tr en g th   a n a lyzer   a n d   mo n ito r in g   d ev ice  fo r   lo w er limb     ( Dev in   B a b u )   1783   T h eq u atio n   f o llo ws th f o r m :     x = y c m   ( 6 )     wh er m   is   th s ca lin g   f ac to r ,   an d   c   co r r ec ts   s en s o r   b ias.  T h i s   ca lib r atio n   p r o ce s s   en h an ce s   ac cu r ac y ,   m ak i n g   th s y s tem   r eliab le  f o r   lo a d   s e n s in g   in   f r ac t u r m o n ito r in g .     3 . 5 .     P r o du ct   des ig n     T h lo wer   lim b   b o n in j u r y   m o n ito r in g   d e v ice  is   s h o wn   i n   Fig u r 5 .   T h is   d esig n   o f   th e   p r o ject  is   a   m o d el  o f   a   s tr u ctu r e d   f r am w ith   an   e x ter n al   f ix ato r   an d   wit h   lo ad   s en s o r s   to   p o r tr ay   r ea l - life   u s ag o f   s u c h   s et - u p   in   ac tu al  o r th o p ed ic   s itu atio n s .   T h weig h d is tr ib u tio n   is   o b s er v ed   t h r o u g h   th e   ap p licatio n   o f   l o a d   s en s o r s   an d   f o u n d atio n   o f   a s s es s m en o f   b o n r ec o v er y   i s   o b tain ed   o f f   th em .   T h s en s o r s   r ec o r d   weig h t - b ea r in g   f o r ce s   wh ich   ar e   an aly ze d   to   m ea s u r b o n r ec o v er y .   T h r o u g h   th a n aly s is   o f   th ese  f o r ce s ,   th s y s tem   ass is ts   in   estab lis h m en o f   wh eth er   th p atien is   p r ep ar ed   t o   ad v a n ce   m o b ilit y   o r   n o t.   T h is   p r o to ty p e   is   u s ed   to   v er if y   th d esig n ,   t o   th e   p o in o f   en s u r in g   th at  t h weig h is   p r o p er ly   m ea s u r ed   a n d   p r o p er l y   m o n ito r ed .   T h is   is   en h an ce d   b y   th ad d itio n   o f   th ex ter n al  f ix at o r ,   wh ich   m ak es  it  an   im p lem en tatio n   aid   in   r eh ab ilit atio n ,   b etter   m an ag em en t o f   f r ac tu r es,  an d   b etter   r ec o v er y   o f   p atie n ts .           Fig u r 5 .   Diag r a m   o f   th ex ter n al  f ix ato r   p r o d u ct  d esig n       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O     T h ex p er im en u s es  s en s o r   a cc u r ac y   b ased   o n   ac tu al   an d   r ec o r d ed   d ata  o n   weig h ts .   g r ap h   is   u s ed   to   v is u alize   th co n s is ten cy   o f   weig h m ea s u r em e n ts   in   v a r io u s   tr ies  wh er ea s   tab le  is   u s ed   to   r ec o r d   th e   r esp o n s es  o f   in d icato r s   u n d er   s p ec if ied   co n d itio n s   to   d eter m in b o n h ea lin g .   T h ese   f in d in g s   co n f i r m   t h f ac t   th at  th s y s tem   is   ca p ab le  o f   tr ac k in g   an d   f o r ec asti n g   r ec o v e r y .     4 . 1 .     Resul t   f o t he  o v er a ll pr o t o t y pe   Fig u r 6   s h o ws  th s etu p   u s ed   to   m ea s u r r ea d in g s   th r o u g h   f o u r   lo a d   ce lls .   Ho wev er ,   in   th is   m ea s u r em en t,  o n ly   th r ee   lo a d   ce lls   wer u s ed   b ec a u s o n e   o f   th em   was  d am a g ed .   T h e   f o u r   lo ad   ce lls   ar co n n ec ted   at  th ce n ter   o f   th r o d .   Fo r   co n tr o l,  th ey   ar p lace d   in s id an   en clo s ed   b o x ,   wh ich   co n tain s   an   am p lifie r ,   a   W em o s   D1   E SP 8 2 6 6 ,   an d   wir e   co n n ec tio n s .   T h in d icato r   lig h will  tu r n   o n   ac c o r d in g   to   th e   s p ec if ied   co n d itio n s ,   wh ile  th e   b u zz er   will so u n d   wh en   t h s et  co n d itio n s   ar m et.           Fig u r 6 .   Diag r a m   o f   ac tu al  p r o to ty p d esig n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 7 8 - 1 791   1784   4 . 2 .     P er ce nt a g er r o r,   a cc ur a cy   a nd   lo a d c ell  re a din g     Ma n y   f ac to r s   in f lu en c d ata   co llectio n .   Am o n g   th em   is   th p o s itio n   o f   th lo ad   p lace d   o n   th p r o to ty p p late.   T h th r ee   lo a d   ce ll  r ea d in g s   v ar y   g r ea tly ,   an d   th im b alan ce   o f   th m et al  p late  ca u s es  th e   r ea d in g s   to   b e   eith er   h ig h er   o r   lo wer   o n   o n s id e.   Fo r   ex am p le,   with   a   p atien weig h t   o f   3   k g ,   th er is   a   n o ticea b le  d i f f er en ce   b etwe en   th r ea d in g s   o f   v o lu m o f   w ater   B   an d   d u m b b ell   b lu e   B .   T h e   d if f er e n ce   i n   p er ce n tag e   ac cu r ac y   o f   th s e n s o r   r ea d i n g s   is   d u e   to   t h s h ap an d   p o s itio n   o f   th e   lo ad   o n   t h p r o to ty p e' s   m etal  p late.   T h is   ca u s es  th l o ad   ce ll  r ea d i n g s   to   d if f er ,   lead in g   to   v ar ia n ce   in   th e   ac cu r ac y   p er ce n tag e   co m p ar ed   t o   th ac tu al  lo ad .   Me an wh ile,   th r ea d in g s   f r o m   lo ad   ce lls   1 ,   2 ,   an d   3   s h o s ig n if ican d if f er en ce .   T h e   f ir s lo ad   ce ll  r ec o r d e d   4 6 8 . 7 3 ,   th e   s ec o n d   2 4 4 . 1 ,   an d   th t h ir d   1 2 6 1 . 6 4 .   T h is   clea r ly   s h o ws  a   lar g v ar iatio n   b etwe en   th th r ee   lo ad   ce lls .   T h ese  r ea d in g s   ar tak en   d ir ec tly   f r o m   th r aw  d ata.   T o   co m p en s ate  f o r   th ese  d if f e r en ce s ,   all  th r ee   r ea d in g s   will  b p r o ce s s ed   u s in g   f o r m u la  an d   in co r p o r ated   in to   an   eq u atio n   t o   o b tain   a   m o r b alan ce d   r esu lt.   Ho wev er ,   th f in al  r ea d in g   will  n o b e   1 0 0 % a cc u r ate  d u to   th e   in h er en t lim itatio n s   o f   th lo a d   ce lls   th em s elv es.     4. 3 .   T he  t y pes   o f   lo a ds   us ed  i n t his   pro j ec t   Fig u r es  7   to   9   s h o th weig h th at  b ee n   u s ed   to   m ea s u r u s in g   weig h s ca lin g   m a ch in e.   T h e   d etails o f   th weig h ts   ar as f o llo ws:             Fig u r 7 .   Me asu r em e n o b ject s : v o lu m o f   wate r   ( A)   an d   ( B )             Fig u r 8 .   Me asu r em e n o b ject s : d u m b b ell  b lu e   ( A)   an d   ( B )             Fig u r 9 .   Me asu r em e n o b ject s : d u m b b ell  s ilv er   ( A)   a n d   ( B )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B o n s tr en g th   a n a lyzer   a n d   mo n ito r in g   d ev ice  fo r   lo w er limb     ( Dev in   B a b u )   1785   T ab le  2   is   th an aly ze   ac cu r a cy   an d   er r o r   in   th ca s o f   3   k g   s im u latio n   o f   p atien weig h t.  T h tab le  s h o ws  th c o m p a r is o n   o f   th e   weig h ts   o f   th e   ac tu al  o b jects  ( wate r   v o lu m es  a n d   d u m b b ells )   an d   th e   ex p er im en tal  r esu lts   o f   th l o ad   s en s o r s   o n   th p r o to ty p e .   I d is p lay s   th c o m p u te d   e x p er im en tal  weig h t,  p er ce n tag e r r o r   an d   ac c u r ac y   o f   ea ch   c o m b in atio n   an d   o b j ec o f   test .   T h f in d in g s   in d ic ate  th at  th s y s tem   h as  h ig h   ac cu r ac y   ( m o s tly   ab o v 9 0   p er ce n t ) ,   b u l o v ar i atio n s   ar ca u s ed   b y   th lo ca t io n   o f   lo a d s   an d   th e   asy m m etr y   o f   s en s o r s .       T ab le  2 .   T h p er ce n tag o f   ac cu r ac y   an d   er r o r   f o r   3 k g   p ati en t' s   weig h t   O b j e c t   A c t u a l   w e i g h t   ( k g )   W e i g h t   1   W e i g h t   2   W e i g h t   3   Ex p e r i m e n t a l   w e i g h t   P e r c e n t a g e   e r r o r   ( %)   A c c u r a c y   ( %)   V o l u me   o f   W a t e r   A   5 . 9 5   4 6 8 . 7 3   2 4 4 . 1   1 7 6 1 . 8 3   5 . 7 1   4 . 0 3   9 5 . 9 7   V o l u me   o f   W a t e r   B   4 . 5 5   2 9 2 . 9 2   1 1 8 . 2 9   1 2 6 7 . 9 4   4 . 2 1   7 . 4 7   9 2 . 5 3   D u mb l e   B l u e   A   2 . 9 5   2 1 9 . 3 8   1 6 4 . 9 2   1 2 6 1 . 6 4   2 . 8 2   4 . 4 1   9 5 . 5 9   D u mb l e   B l u e   B   2 . 9   2 7 2 . 5 8   3 1 0   1 1 7 7 . 9 2   2 . 9 6   0   1 0 0   D u mb l e   S i l v e r   A   4 . 9   5 1 4 . 7 9   8 4 4 . 1 4   1 5 0 8 . 1   4 . 2 6   6 . 1 2   9 3 . 8 8   D u mb l e   S i l v e r   B   4 . 9   3 5 3 . 8 6   2 1 4 . 3 6   1 4 6 9 . 1 4   4 . 3 9   1 0 . 4 1   8 9 . 5 9   V o l u me   o f   W a t e r   A +   D u m b l e   B l u e   A   8 . 9   6 3 0 . 3 1   4 4 9 . 7 3   1 7 7 9 . 0 5   8 . 8 4   0 . 6 7   9 9 . 3 3   V o l u me   o f   W a t e r   B +   D u mb l e   B l u e   B   7 . 4 5   6 0 1 . 1 1   4 7 3 . 9 9   1 4 7 0 . 7 1   7 . 3 2   1 . 7 5   9 8 . 2 5   D u mb l e   S i l v e r   B +   D u mb l e   B l u e   A   7 . 8 5   7 0 4 . 8 1   6 5 9 . 8 9   1 7 6 8 . 4 9   7 . 7 2   1 . 6 6   9 8 . 3 4       T ab le  3   is   th tab le   o f   ac cu r a cy   an d   er r o r   a n aly s is   o f   a   6   k g   p atien t   weig h s im u latio n .   T h is   tab le  p r o v id es  t h s u m m a r y   o f   s en s o r   r ea d in g s   in   th p r o ce s s   o f   s im u latin g   th e   lo ad   o f   6   k g   p ati en with   th e   h elp   o f   v ar io u s   test   o b jects.  I also   s h o ws  th d if f er en ce s   in   ac cu r ac y   o f   th d if f er e n ty p es  o f   lo a d s ,   with   m ajo r ity   o f   th r esu lts   in d icatin g   h ig h   r eli ab ilit y   ( 9 2 - 9 9 %).   On e   o u tlier   ( Du m b b ell  Sil v er   A)   ac h iev ed   o n ly   6 0 ac c u r ac y   wh ich   is   b ec au s o f   u n ev en   d is tr ib u tio n   o f   lo ad   in   th p r o to t y p p late.   All  in   all,   th s y s te m   was  f o u n d   to   b e   ac ce p tab le  in   clin ical  m o n ito r i n g   s im u latio n s .       T ab le  3 .   T h p er ce n tag o f   ac cu r ac y   an d   er r o r   f o r   6   k g   p at ien t' s   we ig h t   O b j e c t   A c t u a l   w e i g h t   ( k g )   W e i g h t   1   W e i g h t   2   W e i g h t   3   Ex p e r i m e n t a l   w e i g h t   P e r c e n t a g e   e r r o r   ( %)   A c c u r a c y   ( %)   V o l u me   o f   W a t e r   A   5 . 9 5   5 1 5 . 9 9   3 4 4 . 1 9   1 6 5 1 . 4 8   5 . 8 2   2 . 1 8   9 7 . 8 2   V o l u me   o f   W a t e r   B   4 . 5 5   3 6 4 . 3 8   1 5 1 . 3   1 5 0 3 . 9 4   4 . 3 7   3 . 9 6   9 6 . 0 4   D u mb b l e   B l u e   A   2 . 9 5   2 1 3 . 8 1   1 9 8 . 8 8   1 2 9 0 . 7 1   2 . 8 5   3 . 3 9   9 6 . 6 1   D u mb l e   B l u e   B   2 . 9   1 9 3 . 1   1 8 2 . 0 6   1 2 8 5 . 7 7   2 . 6 9   7 . 2 4   9 2 . 7 6   D u mb l e   S i l v e r   A   4 . 9   2 6 2 . 3 7   2 0 1 . 8 8   1 2 3 1 . 5 9   2 . 9 4   40   60   D u mb l e   S i l v e r   B   4 . 9   4 5 5 . 7 6   5 0 5 . 5 3   1 4 1 5 . 8   4 . 6 4   5 . 3 1   9 4 . 6 9   V o l u me   o f   W a t e r   A +   D u m b l e   B l u e   A   8 . 9   8 9 4 . 4   6 0 5 . 1 5   1 9 7 9 . 9 3   8 . 8 8   0 . 2 2   9 9 . 7 8   V o l u me   o f   W a t e r   B +   D u mb l e   B l u e   B   7 . 4 5   6 7 1 . 1 9   5 1 3 . 4 2   1 4 7 8 . 9 4   7 . 3 9   0 . 8 2   9 9 . 1 9   D u mb l e   S i l v e r   B +   D u mb l e   B l u e   A   7 . 8 5   8 2 9 . 3 8   5 0 2 . 7 4   1 7 8 9 . 9 7   7 . 6 4   2 . 6 8   9 7 . 3 2       T ab le  4   is   f o r   ac cu r ac y   an d   er r o r   an aly s is   f o r   9   k g   p atien weig h s im u latio n .   T h is   tab le  d o cu m e n ts   th p r o to ty p e’ s   p er f o r m an ce   u n d er   h e av ier   s im u lated   p a tien lo ad   o f   9   k g .   T h m aj o r ity   o f   test   o b jects  ac h iev ed   v er y   h ig h   ac cu r ac y   ( 9 4 % 1 0 0 %),   co n f ir m in g   th e   s y s tem s   r o b u s tn ess   at  h ig h er   l o ad s .   Min o r   er r o r s   wer o b s er v ed   in   ce r tain   co m b in atio n s ,   ag ain   lin k ed   to   s en s o r   p lace m en an d   p late  im b al an ce .   T h ese  r esu lts   v alid ate  th d ev ice s   ab ilit y   to   p r o v i d co n s is ten t m ea s u r em en ts   ac r o s s   r an g o f   p atien weig h ts .       T ab le  4 .   T h p er ce n tag o f   ac cu r ac y   an d   er r o r   f o r   9   k g   p at ien t' s   we ig h t   O b j e c t   A c t u a l   w e i g h t   ( k g )   W e i g h t   1   W e i g h t   2   W e i g h t   3   Ex p e r i m e n t a l   w e i g h t   P e r c e n t a g e   e r r o r   ( %)   A c c u r a c y   ( %)   V o l u me   o f   W a t e r   A   5 . 9 5   6 3 0 . 3 5   3 6 6 . 8   1 5 7 6 . 1 8   6   0   1 0 0   V o l u me   o f   W a t e r   B   4 . 5 5   4 0 7 . 3 5   1 7 4 . 8 3   1 4 8 3 . 1 6   4 . 4 7   1 . 7 6   9 8 . 2 4   D u mb b e l l   B l u e   A   2 . 9 5   2 7 0 . 8 6   5 1 . 9 8   1 2 3 8 . 5 5   2 . 9 5   0   1 0 0   D u mb b e l l   B l u e   B   2 . 9   2 5 6 . 9 2   3 7 . 3 8   1 2 2 9 . 5 1   2 . 8 4   2 . 0 7   9 7 . 9 3   D u mb b e l l   S i l v e r   A   4 . 9   5 8 3 . 1 2   1 3 9 . 2 4   1 3 9 7 . 2 6   4 . 6 3   5 . 5 1   9 4 . 4 9   D u mb b e l l   S i l v e r   B   4 . 9   4 6 6 . 2 9   2 5 9 . 1 7   1 3 9 9 . 9 4   4 . 6 5   5 . 1   9 4 . 9   V o l u me   o f   W a t e r   A   +   D u mb b e l l   B l u e   A   8 . 9   8 0 1 . 3 4   6 1 9 . 4 7   2 0 4 8 . 2 1   8 . 7 1   2 . 1 3   9 7 . 8 7   V o l u me   o f   W a t e r   B   +   D u mb b e l l   B l u e   B   7 . 4 5   1 2 6 5 . 4 4   - 1 5 6 . 6 7   1 3 0 4 . 4 4   7 . 7 6   4 . 1 6   9 5 . 8 4   D u mb b e l l   S i l v e r   B   +   D u mb b e l l   B l u e   A   7 . 8 5   1 2 1 9 . 8 6   5 5 . 7 2   1 1 3 4 . 7 3   7 . 5 9   3 . 3 1   9 6 . 6 9     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 7 8 - 1 791   1786   4 . 4 .     Resul t   f o t he  ind ica t o la m p when  t he  co nd it io n is   m et   T h im ag r ep r esen ts   th l o wer - lim b   b o n in j u r y   m o n ito r in g   d ev ice  d is cu s s ed   in   Fig u r es   1 0   to   1 2 an d   an aly s es th 3 ,   6 ,   an d   9   k g   p atien ts   with   L E in d icato r s   to   d eter m in th e   b o n r ec o v er y   p r o g r ess .   T h r e d   lig h t sh o ws wh en   th r ec o v er y   r ate  is   a t 9 0 % o r   b elo w,   m ea n in g   th at  th b o n is   s til l f r ag ile.   T h y ello L E D   is   tu r n ed   o n   wh e n   r ec o v e r y   is   b etwe en   9 0 %an d   1 0 0 %,  an d   th is   is   an   in d icatio n   o f   p ar tial   h ea lin g .   T h b lu e   L E b ec o m es  ac tiv ated   wh en   r ec o v er y   b ec o m es  m o r e   th an   1 0 0 %,  wh ich   in d icate s   th at  t h b o n e   is   ca p ab le  o f   b ea r in g   b ig g er   weig h th an   was  ex p ec ted .   T h s y s tem   g iv es  g o o d   v is u al  in d icatio n   o f   th h ea lin g   o f   th e   b o n es  an d   th u s   h elp s   clin ician s   to   k n o w   wh en   t o   r em o v t h ex ter n al  f ix ato r .   T h d ata  p r esen ted   in   th I o T   d ash b o ar d   is   ass o ciate d   with   Fig u r es 1 3   a n d   1 4 .     Fo r   3   k g   weig h t ( l o ad )               Fig u r 10 .   Diag r am   o f   m ea s u r em en t f o r   3   k g   p atien t' s   weig h t         Fo r   6   k g   weig h t ( l o ad )               Fig u r 1 1 .   Diag r am   o f   m ea s u r em en t f o r   6   k g   p atien t' s   weig h t         Fo r   9   k g   weig h t ( l o ad )               Fig u r 1 2 .   Diag r am   o f   m ea s u r em en t f o r   9   k g   p atien t' s   weig h t       Fig u r es  1 3   an d   1 4   illu s tr ate  th B ly n k   in d icato r   d ash b o ar d   in   ca s weig h is   p lace d   o n   t h d ev ice.   T h m ass   o f   th weig h lo ad e d   to   th d ev ice  is   s h o wn   in   d ash b o ar d ,   wh ich   is   m ea s u r e d   u s in g   th e   s en s o r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B o n s tr en g th   a n a lyzer   a n d   mo n ito r in g   d ev ice  fo r   lo w er limb     ( Dev in   B a b u )   1787   T h p r o to ty p e   d ev ice  d em o n s tr ated   s tab le  p er f o r m a n ce   with   s im u lated   p atien l o ad   o f   3 ,   6 ,   an d   9   k g   with   m ea s u r em en ac c u r ac y   o f   o v e r   9 0   p e r   ce n in   all  co n d itio n s .   T h e   ag g r eg ate  a n aly s is   o f   th tr ials   s h o ws  th at  th s y s tem   d em o n s tr ated   g o o d   o p p o r tu n ity   t o   id e n tify   th e   s tag es  o f   cr itical,   p ar tial,   an d   f u ll  r ec o v er y   u s in g   th L E in d icato r s ,   an d   t h I o T   d ash b o a r d   p r o v id e d   v is u a lizatio n   o f   lo ad   in d icato r s   an d   h ea lin g   s tatu s   in   r ea l - tim e.   T h ese  f ea tu r es  h ig h lig h th ea s o f   u s o f   th s y s tem   in   clin ical  p r ac tice s ,   wh er r ea l - tim f ee d b ac k   a n d   r em o te  m o n ito r in g   co u ld   b u s ef u a d d itio n   to   tr ad itio n al  ev al u atio n s .   Desp ite  th p o s itiv e   r esu lts ,   n u m b e r   o f   lim itatio n s   wer d is co v er e d .   T h d if f e r en ce   in   s en s o r   wo r k in g s   an d   th d is p ar ity   in   th d is tr ib u tio n   o f   lo a d   th r o u g h o u th p r o to ty p e   p late  led   to   o c ca s io n al  d ev iatio n   in   ac cu r ac y ,   as  s ee n   in   a   6   k g   tr ial  th at  to o k   o n ly   6 0 an d   3 0 o f   th weig h ts   to   h it  th e   ac cu r ac y   m a r k .   I n   ad d itio n   t o   th is ,   th p r o to ty p e   was  test ed   u s in g   o n ly   s im u lated   lo ad s ,   s u ch   as  wate r   v o lu m es  an d   d u m b b ells ,   an d   th e y   d o   n o a d eq u ately   r ep licate  th co m p le x   b i o m e ch an ical  en v ir o n m en o f   f r ac tu r r e p air   in   p atien ts .   I n   th g iv en   s tu d y ,   th e   p r o to ty p was  ex p er im en te d   with   u n d er   v er tically   ap p lied   lo ad s   in   o r d e r   to   s im u late  th e   co n d itio n s   o f   s tatic   s tan d in g .   Su ch   d y n am ic  ac tiv ities   lik walk in g ,   b en d in g ,   twis tin g   o r   o th er   f u n ctio n al   ac tiv ities   wer n o f ac to r ed   in .   T h u s ,   th lo a d s   m ea s u r ed   ar e   n o a   co m p lete  in d icatio n   o f   th c o m p lic ated   b io m ec h a n ical   en v ir o n m en th at  is   en co u n ter ed   d u r in g   f r ac tu r h ea lin g   i n   r ea life .   Mo r eo v e r ,   th b o n d en s ity ,   s o f tis s u e   co n d itio n ,   a n d   h ar d   tis s u p r o p er ties   wer n o d ir ec tly   m ea s u r ed   as  th d e v ice  was  n o d e v elo p ed   to   m ea s u r e   b io lo g ical  p ec u liar ities   b u t   o n ly   t o   tr ac k   th e   o v er all  l o ad   tr a n s m is s io n   an d   g en e r al  h ea lin g   p r o ce s s .   R eg ar d less   o f   th ese  d r awb ac k s ,   th s u g g ested   s en s o r - b ased   I o T   s o lu tio n   will  h av b en ef its   o v er   th co n v en tio n al  im ag i n g   m o d al ities   lik X - r ay   a n d   C T   s c an .   W h er ea s   tr ad itio n al  im a g in g   o f f er s   a   s n ap   ass es s m en o f   b io m ec h a n ical  lo ad   tr an s m is s io n   p er io d icall y   an d   at  r is k   o f   r a d iatio n ,   th p r o p o s ed   s y s tem   o f f er s   th b en ef it  o f   r ea l - tim ass ess m en o f   b io m ec h an ica lo ad   tr an s m is s io n   co n tin u o u s ly .   T h is   will  aid   in   m o r v ig o r o u s ,   p atien t - o r ien t ed   ass ess m en an d   m ay   h elp   clin ician s   to   d esig n   r eh ab ilit a tio n   an d   id en tif y   a   s af er   p er io d   o f   f i x ato r   r em o v al .           Fig u r 1 3 .   B ly n k   in d icat o r   wh en   th er is   n o   lo ad   o n   th f ix at o r           Fig u r 1 4 .   B ly n k   in d icat o r   wh en   th lo ad   is   o n   th f ix ato r     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.