BR102016001268A2 - Dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação com sistema embarcado e processo de determinação de escala evolutiva de reabilitação neuromotora - Google Patents
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Abstract
esta invenção refere-se ao dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação motora com sistema embarcado e processo de determinação de escala evolutiva de reabilitação neuromotora com botoeiras e pedais ergonômicos para mensurar o tempo de resposta dos membros superiores e inferiores a partir de estímulos luminosos e sonoros emitidos por display de cristal líquido colorido touchscreen e alto- falantes acoplados, utilizando sistema microcontrolado para processamento dos sinais de tempo na ordem de microssegundos, armazenando-os em sistema de memória flash, apresentando os dados processados e escala de referência de avaliação inter-indivíduo e intra-indivíduo em display de cristal líquido colorido touchscreen.
Description
(54) Título: DISPOSITIVO ELETRÔNICO PORTÁTIL DE MEDIÇÃO DE TEMPO DE REAÇÃO COM SISTEMA EMBARCADO E PROCESSO DE DETERMINAÇÃO DE ESCALA EVOLUTIVA DE REABILITAÇÃO NEUROMOTORA (51) Int. Cl.: A61B 5/16; A63B 71/06 (73) Titular(es): INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIAS (72) Inventor(es): WESLEY PACHECO CALIXTO; RENATO MILHOMEM DE OLIVEIRA FILHO; MARCELO KLAFKE; AYLTON JOSÉ ALVES (57) Resumo: Esta invenção refere-se ao dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação motora com sistema embarcado e processo de determinação de escala evolutiva de reabilitação neuromotora com botoeiras e pedais ergonômicos para mensurar o tempo de resposta dos membros superiores e inferiores a partir de estímulos luminosos e sonoros emitidos por display de cristal líquido colorido touchscreen e altofalantes acoplados, utilizando sistema microcontrolado para processamento dos sinais de tempo na ordem de microssegundos, armazenando-os em sistema de memória flash, apresentando os dados processados e escala de referência de avaliação inter-indivíduo e intraindivíduo em display de cristal líquido colorido touchscreen.
| [ϋΓ | TRSVSE | í TRSVSD | 'Έ | 7 |
| 1TRSASE | TRSASD | |||
| I TRSAIE | TRSAD | |||
| 1^1 | TRSVIE | TRSVID í . . | 1 1 JÉ |
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DISPOSITIVO ELETRÔNICO PORTÁTIL DE MEDIÇÃO DE TEMPO DE REAÇÃO COM SISTEMA EMBARCADO E PROCESSO DE DETERMINAÇÃO DE ESCALA EVOLUTIVA DE REABILITAÇÃO NEUROMOTORA
Campo e Objetivos da Invenção [01]. Esta invenção refere-se ao dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação simples (TRS) e tempo de reação de escolha (TRE) com botoeiras e pedais ergonômicos para mensurar o tempo de resposta dos membros superiores e inferiores a partir de estímulos luminosos e sonoros emitidos por display de cristal líquido colorido touchscreen e alto-falantes acoplados, utilizando sistema microcontrolado para processamento dos sinais de tempo na ordem de microssegundos, armazenando-os em sistema de memória flash e mostrando os dados processados em display de cristal líquido colorido touchscreen.
[02]. A medida do Tempo de Reação (TR) permite o desenvolvimento de modelos matemáticos para o estudo da Neurofisiologia envolvida nas várias etapas entre o processamento sensorial e a execução da resposta motora. Os TR possibilitam ainda a investigação da organização funcional e anatômica do sistema nervoso, como a especialização hemisférica, a atenção visual, a percepção, a memória e o aprendizado, entre outros.
[03]. O TR pode ser definido como a velocidade e eficácia referentes à tomada de decisão do indivíduo, ou ainda como o lapso temporal entre a apresentação de um estímulo e o início da resposta motora. Além disto, o tempo de reação pode ser dividido em: i) tempo de reação simples (TRS), quando apenas um estímulo ocorrerá e o indivíduo deverá responder prontamente a ele; ii) tempo de reação de escolha (TRE), quando dois ou mais estímulos aparecerão e o indivíduo deverá identificá-los, e, por fim, selecionar a resposta esperada dentre as diferentes possibilidades.
[04]. A invenção pode ser aplicada nos campos da medicina, neurofisiologia, neuropsicologia, fisioterapia e educação física a partir do uso e estudo de tempo de reação motora mensurado, variável escopo da presente invenção, com grande relevância
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2/8 que permite a predição e avaliação de desempenho para diversas tarefas funcionais em indivíduos normais ou com acometimento.
[05]. O objetivo da invenção se concentra no contexto da reabilitação fisioterápica, em mensurar os parâmetros da evolução do paciente no decorrer do tratamento.
[06]. A presente invenção possibilita mensurar a eficácia do processo de reabilitação com medidas quantitativas padronizadas que auxiliem nas decisões clínicas e no planejamento apropriado do programa de tratamento para cada paciente, permite ainda traçar objetivos mais específicos, auxiliando na medição do progresso da recuperação do sujeito e servindo de base para pesquisas clínicas.
[07]. O dispositivo possui software embarcado desenvolvido para gerar escalas de referência de avaliação inter-sujeito e intra-sujeito.
Descrição do Estado da Técnica [08]. Os documentos de patentes WO1999032889A3, EP1036337B1,
CN203588517U, CA2312728C, WO1989001759A1, US6002336A, US4502489A, US4502489A, EP0104957B1, US3717347A e WO2004060164A1 descrevem aparatos ou dispositivos eletrônicos que mensuram o tempo de reação com estímulos luminosos e/ou auditivos apresentando o tempo de reação como saída. Adicionalmente, a presente invenção, possui método específico relativo à medida de TR para determinar escala evolutiva de reabilitação neuromotora.
[09]. O documento de patente EP2649945A1 refere-se a dispositivo que obtém informações psicométricas para verificar aparecimento de demência. O dispositivo aplica testes psicométricos com estímulos luminosos ou auditivos, calcula a média dos testes e compara com valor de referência, diferentemente da presente invenção que possui método específico relativo à medida de TR para determinar escala evolutiva de reabilitação neuromotora.
[010]. O documento de patente US2005/0053904A1 refere-se a sistema e
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3/8 método de determinação da diminuição na função cerebral e em relação a pelo menos um dos fatores nocivos específicos e tarefas específicas. O dispositivo aplica testes psicométricos, calcula a estatística descritiva dos testes e compara com o valor de referência, diferentemente da presente invenção que possui método específico relativo à medida de TR para determinar escala evolutiva de reabilitação neuromotora.
[011]. O documento de patente US2006/0195018A1 refere-se a resposta do sistema de medição para a medição do tempo necessário para um utilizador ou sujeito responder a um acontecimento. Inclui métodos utilizando o sistema de medição de resposta para diagnóstico e prognóstico de lesões, doenças e desordens. Diferentemente da presente invenção, não há processo de determinação de escala evolutiva de reabilitação neuromotora e apresenta aparato não portátil.
[012]. O documento de patente WO2007/120468A2 refere-se a sistema de medição de desempenho atlético determinado pelo tempo de reação, tempo de desempenho e tempo de resposta para um atleta realizar um evento. Um processador de temporização está em comunicação com dois interruptores espaçados entre si e quando o atleta ativa o primeiro switch, ele põe em marcha um sistema para ativar aleatoriamente um transdutor que alerta o atleta para iniciar o teste. O atleta manipula o primeiro interruptor em resposta à detecção do transdutor ativado enquanto o dispositivo mede o tempo que leva para esta atividade, definindo, assim, o tempo de reação do atleta. Em seguida, o atleta manipula o segundo interruptor espaçado enquanto o sistema monitoriza o tempo necessário para realizar esta tarefa, definindo desse modo o tempo de realização do atleta. O tempo de resposta total é então calculado pela soma do tempo de reação para o tempo de desempenho. Diferentemente da presente invenção que possui método específico relativo à medida de TR para determinar escala evolutiva de reabilitação neuromotora.
Descrição da Invenção [013]. O presente documento de patente refere-se, diferentemente de outros inventos, a sistema para medição dos tempos de reação com sistema embarcado e processo de determinação de escala evolutiva de reabilitação neuromotora capaz de
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4/8 correlacionar e mostrar graficamente os parâmetros psicométricos do sujeito em processo de reabilitação fisioterápica com seus próprios parâmetros, ou com parâmetros de sujeitos normais (grupo de referência), ou de sujeitos em fase de pré-reabilitação e pós-reabilitação.
[014]. Esta invenção refere-se ao dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação simples (TRS) e tempo de reação de escolha (TRE) com botoeiras e pedais ergonômicos para mensurar o tempo de resposta dos membros superiores e inferiores a partir de estímulos luminosos e sonoros emitidos por display de cristal líquido colorido touchscreen e alto-falantes acoplados, utilizando sistema microcontrolado para processamento dos sinais de tempo na ordem de microssegundos, armazenando-os em sistema de memória flash e mostrando os dados processados em display de cristal líquido colorido touchscreen.
[015]. O aparato possui duas botoeiras ergonômicas fixadas em hastes com formato cilíndrico para coleta da resposta motora rápida dos membros superiores (dedos polegares). Um sinal elétrico compatível é enviado ao microcontrolador quando a botoeira é acionada.
[016]. O aparato possui dois pedais para coleta da resposta motora dos membros inferiores (pés) caracterizado por sensor eletromecânico ergonômico sensível ao movimento de flexão plantar, superficíe de contato ao solo antiderrapante e fiação para envio de sinal elétrico compátivel ao microcontrolador.
[017]. O acabamento do dispositivo é composto de cavidades para acomodar as entradas (periféricos, porta de comunicação, botão liga/desliga) e saídas (memória flash, display de cristal líquido colorido touchscreen, e auto-falantes).
[018]. Os protocolos de testes de tempo de reação motora desta presente invenção são: TRS visual, TRE visual, TRS auditivo e TRE auditivo para cada membro, conforme orientação do aplicador do teste.
[019]. O algoritmo de aleatoriedade do tempo para resposta motora é uma prevenção que inibe o aprendizado na apresentação do estímulo através da geração de
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5/8 um tempo aleatório entre dois e dez segundos.
[020]. O algoritmo de impedimento de resposta motora antecipada é um tratamento via software para alertar ao aplicador do teste quando o usuário aciona as botoeiras ou pedais antes da apresentação do estímulo, informando ao aplicador a tentativa de partida antecipada.
[021]. O algoritmo de impedimento de reposta motora não seletiva é um tratamento via software para alertar ao aplicador do teste o acionamento de mais de um periférico (botões e/ou pedais) no intervalo de 100 microssegundos, invalidando o teste por meio de mensagem de erro via display.
[022]. O protocolo de medição de TRS visual no aparato é dado a partir de programação do microcontrolador, consistindo no cadastro dos dados de identificação do usuário/indivíduo e na ativação do protocolo por meio do botão que ativa um temporizador aleatório interno do microcontrolador entre 2 a 10 segundos. Durante o tempo aleatório há um algoritmo monitorando as entradas para que não haja resposta em período indevido que, caso ocorra, é emitido sinal ao display de cristal líquido colorido touchscreen para mostrar mensagem de alerta ou erro no teste aplicado. No término deste tempo, um sinal é enviado para mudança da cor de fundo do display de cristal líquido colorido touchscreen para cor verde e em paralelo outro temporizador é iniciado, aguardando o sinal de resposta do usuário ou indivíduo. Assim que há sinal de resposta ou em uma das botoeiras ou em um dos pedais, o temporizador para, o dado é armazenado e processado, sendo enviado para o display de cristal líquido colorido touchscreen o tempo de reação e os valores em escala.
[023]. O protocolo de medição de TRE visual no aparato utiliza os mesmos procedimentos do protocolo TRS, descrito anteriormente, no entanto, a cor de fundo do display de cristal líquido colorido touchscreen é definido aleatoriamente para cor vermelha ou para cor verde, onde o indivíduo deverá esperar para saber qual cor irá aparecer para depois responder ao estímulo correspondente. Caso o indivíduo pressione o botão relacionado a cor errada, o processo é abortado e uma mensagem é enviada ao display de cristal líquido colorido touchscreen. Caso a resposta ao estímulo seja correta,
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6/8 o dado é armazenado e processado, sendo enviado para o display de cristal líquido colorido touchscreen o tempo de reação e os valores em escala. Ainda no protocolo de medição do TRE, durante o período da resposta motora, há algoritmo em segundo plano que impede a resposta motora em mais de um períferico em curto intervalo de tempo para evitar testes falhos devido a resposta motora equivocada.
[024]. O protocolo de medição de TRS auditivo no aparato, possui o mesmo protocolo TRS visual, no entanto, o estímulo visual do display de cristal líquido colorido touchscreen é substituído por alto-falante. O protocolo de medição de TRE auditivo no aparato, também possui o mesmo protocolo TRE visual, no entanto, os estímulos visuais do display de cristal líquido colorido touchscreen são substituídos por alto-falante.
[025]. O banco de dados de identificação do indivíduo e de Tempo de Reação são formados a partir do armazenamento em memória flash segundo protocolo de armazenamento que determina a sequência, o tipo e o tamanho dos dados. Para cada identificação (ID) é possível formar um histórico (banco de dados) das coletas realizadas.
[026]. O processamento do sinal de tempo de reação que consiste no período entre a emissão e a resposta do estímulo é dado em microssegundos com cálculo de compensação referente ao tempo de processamento, de forma que, o tempo medido seja o efetivo.
[027]. Cada indivíduo possuirá identificação cadastrada no aparato por meio do display de cristal líquido colorido touchscreen, de forma que, todos os testes aplicados referente aquele indivíduo seja processado pelo método estatístico embarcado para gerar a escala de referência.
[028]. A cada aplicação de teste é solicitado cinco coletas para a realização da média dos tempos de reação, sendo possível anular e repetir as coletas através da tela do display de cristal líquido colorido touchscreen.
[029]. Os resultados que são apresentados no display de cristal líquido colorido
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7/8 touchscreen são: a média dos tempos de reação referente à coleta, porcentagem de evolução caso haja histórico de coletas, posição na escala entre zero e cem por cento referente ao nível de normalidade dos dados obtidos, de forma que o zero representa o maior nível de anormalidade e cem representa o maior nível de normalidade segundo banco de dados de referência carregado. Além disso, mostra-se o gráfico evolutivo.
[030]. O gráfico evolutivo consiste em 12 (doze) eixos concorrentes de origem comum com valores de tempo de reação que formam uma figura geométrica, onde cada eixo representa um tipo de tempo de reação, sendo eles: tempo de reação simples visual de membro inferior esquerdo (TRSVIE), tempo de reação simples visual de membro inferior direito (TRSVID), tempo de reação simples visual de membro superior esquerdo (TRSVSE), tempo de reação simples visual de membro superior direito (TRSVSD), tempo de reação simples auditivo de membro inferior esquerdo (TRSAIE), tempo de reação simples auditivo de membro inferior direito (TRSAID), tempo de reação simples auditivo de membro superior esquerdo (TRSASD), tempo de reação simples auditivo de membro superior direito (TRSASE), tempo de reação de escolha visual de membro superior (TREVS), tempo de reação de escolha visual de membro inferior (TREVI), tempo de reação de escolha auditivo de membro superior (TREAS) e tempo de reação de escolha auditivo de membro inferior (TREAI). Todos os eixos possuem a mesma escala e possuem valores de médias atribuídos a ele de acordo com o tempo de reação que representa. Os valores da média em cada eixo irão compor uma figura geométrica que representa o padrão de tempo de reação de um usuário ou grupos de usuários. O número de eixos a compor a figura geométrica será selecionado pelo usuário. Além disso, os eixos são divididos em quatro quadrantes para auxiiiar na classificação dos padrões de tempo de reação por lateralidade (direito e esquerdo) e por membros superiores e inferiores.
[031]. O banco de dados de referência é gerado por meio de método estatístico, gerando escala de referência a partir de um ábaco.
[032]. O aparato pode ser ilustrado por:
[033]. Figura 1 - Representação da presente invenção através de diagramas de
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8/8 componentes principais e seus fluxos de sinais.
[034]. Figura 2 - Fluxograma das etapas dos protocolos de medição.
[035]. Figura 3 - Exemplo de gráfico evolutivo composto de 8 eixos e quatro quadrantes.
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1/2
Claims (2)
- REIVINDICAÇÕES [001]. Dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação e processo de acompanhamento da evolução de reabilitação neuromotora CARACTERIZADO POR medir o tempo de reação de membros superiores e inferiores, possuir sistema embarcado de determinação de escala evolutiva de reabilitação neuromotora, duas botoeiras (1), dois pedais (2) e display (3) acoplados a caixa controladora (4), com alto-falantes (5), memória flash (6).[002]. Dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO POR possuir botoeiras (1) ergonômicas às mãos com elementos de chaveamento sensíveis à pressão.[003]. Dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO POR possuir pedais (2) com sensores eletromecânicos ergonômicos sensíveis ao movimento de flexão plantar com superfície de base antiderrapante.[004]. Dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO POR possuir display (3) de cristal líquido colorido touchscreen.[005]. Dispositivo eletrônico portátil de medição de tempo de reação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO POR possuir caixa controladora (4) com placa de circuito impresso, microcontrolador, display (3) e alto-falantes acoplados, interface de comunicação e dispositivo de armazenamento em memória flash.[006]. Processo de acompanhamento da evolução de reabilitação neuromotora, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO POR ser executado no sistema embarcado e possuir as seguintes funcionalidades:a. Aquisição de entrada de dados - protocolos de seleção e aplicação de testes de tempo de reação implementados por algoritmos no microcontrolador;b. Controle dos dados - algoritmo de armazenamento, consulta, alteração ePetição 870180011287, de 09/02/2018, pág. 3/16
- 2/2 exclusão dos dados;c. Cálculo de escala evolutiva de reabilitação neuromotora - algoritmo de definição do comprometimento neuromotor em escala normalizada entre zero e cem por cento;d. Apresentação dos dados - algoritmo de apresentação de dados de tempo de reação motora do usuário, da escala e do grafico evolutivo no display (3).e. Gráfico evolutivo - método gráfico que reune todos os tipos de tempo de reação aplicados em um único gráfico (7) composto por eixos concorrentes de origem comum que formam figura geométrica representando o padrão de tempos de reação.f. Interface de comunicação - placa de comunicação entre dispositivo e computador externo com protocolo padrão;g. Restrições de confiabilidade - aleatoriedade do tempo de apresentação de estimulos visuo-auditivos, impedimento de resposta motora antecipada e impedimento de resposta motora não seletiva.Petição 870180011287, de 09/02/2018, pág. 4/161/3FIGURASD1SPLAYMEMÓRIAFLASH
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
| B06G | Technical and formal requirements: other requirements [chapter 6.7 patent gazette] |
Free format text: PARA QUE SEJA ACEITA A PETICAO DE EXAME NO 800190103881 DE 21/03/2019 APRESENTE PETICAO DE DESARQUIVAMENTO DO PEDIDO, BEM COMO A RESPECTIVA RETRIBUICAO RELATIVA AO CUMPRIMENTO DE EXIGENCIA, SOB PENA DE ARQUIVAMENTO DEFINITIVO DO PEDIDO. |
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| B06V | Preliminary requirement: patent application procedure suspended [chapter 6.22 patent gazette] | ||
| B11B | Dismissal acc. art. 36, par 1 of ipl - no reply within 90 days to fullfil the necessary requirements | ||
| B11N | Dismissal: publication cancelled [chapter 11.14 patent gazette] |
Free format text: ANULADA A PUBLICACAO CODIGO 11.2 NA RPI NO 2761 DE 05/12/2023 POR TER SIDO INDEVIDA. |
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| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] |