BR112012008610B1

BR112012008610B1 - máquina5 de reabilitação e exercício

Info

Publication number: BR112012008610B1
Application number: BR112012008610A
Authority: BR
Inventors: Taylor Adam; A Nelson Carl; M Burnfield Judith; Buster Thad; Shu Yu
Original assignee: Univ Nebraska; Madonna Rehabilitation Hospital
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2020-01-14
Also published as: ES2782377T3; US8007405B2; EP2488260B1; CA2776626C; CN102665827B; WO2011046789A1; CA2776626A1; JP2013507224A; CN102665827A; BR112012008610A2; EP2488260A4; EP2488260A1; US20110086742A1

Abstract

máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada. uma máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada é provida, que permite que uma pessoa com limitações físicas, incapacidades ou condições crônicas utilize a máquina a fim de reabilitar os seus músculos, aumentar a flexibilidade das juntas, e melhorar a sua condição cardiovascular. uma modalidade do dispositivo inclui uma estrutura, um primeiro e segundo braços de manivela, um primeiro e segundo guidões, um primeiro e segundo pedais, um conjunto de motor e polias, um primeiro e segundo elo de engate, e um controlador de motor com botão de velocidade.

Description

[001] O presente pedido reivindica a prioridade e o benefício do

Pedido dos Estados Unidos N° 61/250718, depositado em 12 de outubro de 2009, cujo relatório descritivo é incorporado ao presente documento a título de referência em sua totalidade.

PESQUISA OU DESENVOLVIMENTO FEDERAL PATROCINADO [002] A presente invenção foi produzida com o apoio do governo de acordo com o Subsídio N° H133G070209 concedido pelo Instituto Nacional de Pesquisa sobre Deficiência e Reabilitação (NIDRR). O governo tem certos direitos na presente invenção.

CAMPO DE INVENÇÃO [003] A presente invenção refere-se a uma máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada, e, mais particularmente, a uma máquina de reabilitação e exercício que permite a uma pessoa com limitações físicas, deficiências, ou condições crônicas usar a máquina a fim de recuperar sua musculatura, melhorar a flexibilidade das articulações, e melhorar a sua condição cardiovascular.

ANTECEDENTES [004] Cerca de 53 milhões de pessoas que vivem nos Estados

Unidos têm alguma forma de doença crônica ou deficiência, dentre as quais uma estimativa de 15 milhões de adultos experimenta dificuldade para caminhar. Inúmeras terapias inovadoras foram desenvolvidas no passado no sentido de ajudar as pessoas a reaprender a andar, se movimentar ou melhorar a sua saúde em geral. A este respeito, foi desenvolvido um treinamento em esteira com suporte de peso corporal (BWSTT), que envolve a locomoção de pacientes sobre uma esteira com seu peso corporal parcialmente suportado por um cinto a fim de reduzir a carga que cada perna deve realizar durante a caminhada. A

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2/41 extensão do suporte de cinto diminui progressivamente à medida que aumenta a força e o controle dos movimentos. Esta técnica tem levado a melhorias ao caminhar, de maneira que os resultados dos pacientes excedam os ganhos decorrentes de uma terapia convencional.

[005] O treinamento BWSTT, no entanto, não está disponível em muitas configurações, devido aos custos associados à utilização de dois ou três terapeutas ou médicos e/ou preparadores físicos para orientar os movimentos da perna e do tronco durante as sessões de treinamento. Além disso, a assistência pode ser fisicamente um grande desafio para os médicos e impõe um risco de lesão. Como resultado, as instalações e os médicos muitas vezes adotam a terapia tradicional de treinamento de caminhar sobre o chão, deste modo evitando que muitos pacientes utilizem uma intervenção promissora.

[006] Recentemente, os dispositivos de treino de marcha mecanizados (incluindo robôs) surgiram, em parte, para enfrentar os desafios associados ao treinamento BWSTT, no entanto, esses dispositivos são usados principalmente em instalações afiliadas a pesquisas e em áreas metropolitanas maiores. A despesa dos dispositivos (de aproximadamente US$ 100.000 a US$ 275.000) impede muitas clínicas, hospitais e/ou centros médicos de comprar os dispositivos. Deste modo, os indivíduos que recebem cuidados em áreas mais rurais, muitas vezes, não têm acesso a uma tecnologia adequada à reabilitação.

[007] As pessoas com deficiência e doenças crônicas têm um risco maior de desenvolver problemas médicos adicionais que as pessoas sem deficiência, em parte devido à incapacidade de exercitar a níveis suficientemente desafiadores. Apesar do grande número de centros de saúde e condicionamento físico disponíveis na maioria das cidades, muitas pessoas com limitações de atividade são incapazes de usar estes recursos. Fatores comuns para o não uso das instalações disponíveis são equipamentos inacessíveis e a falta de pessoal espe

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3/41 cializado em como desenvolver e implementar com segurança alguns programas de condicionamento físico para pessoas com doenças crônicas. A falta de um equipamento utilizável é lamentável, uma vez que o envolvimento em níveis moderados de exercício contínuo ajuda a prevenir ou retardar o aparecimento de outras doenças crônicas. Além disso, o exercício previne ou reduz outros declínios funcionais associados ao desuso e à inatividade. Um exemplo de equipamento inadequado é a máquina elíptica (também chamada de cross trainer). Essas máquinas elípticas orientam os pés ao longo de uma curva geralmente elíptica a fim de simular os movimentos de uma caminhada, uma corrida, ou de uma escalada. Inúmeras máquinas elípticas têm sido divulgadas na literatura de patentes. Rogers, Jr., nas Patentes dos Estados Unidos da América Nos 5 527 246, 5 529 555, 5 540 637, 5 549 526, 5 573 480, 5 591 107, 5 593 371, 5 593 372, 5 595 553, 5 611 757, 5 637 058, 5 653 662 e 5 743 834, mostra um movimento elíptico de pedal em virtude de vários membros alternativos e sistemas de articulação de engrenagens. Miller, nas Patentes dos Estados Unidos da América Nos 5 518 473, 5 562 574, 5 611 756, 5 518 473, 5 562 574, 5 577 985, 5 755 642 e 5 788 609, também mostra um movimento elíptico de pedal usando elementos alternativos e vários mecanismos de articulação, juntamente com elos de guia oscilantes com elos de controle a fim de determinar os ângulos do pedal. As máquinas elípticas, em muitos casos, proporcionam uma inércia que ajuda na mudança de sentido dos pedais, fazendo com que o exercício se torne suave e confortável (ver, por exemplo, a Patente dos Estados Unidos da América No 5 242 343 de Miller; a Patente dos EUA No 5 383 829 de Miller; a Patente dos EUA No 5 518 473 de Miller; a Patente dos EUA No 5 755 642 de Miller; a Patente dos EUA No 5 577 985 de Miller; a Patente dos EUA No 5 611 756 de Miller; a Patente dos EUA No 5 911 649 de Miller; a Patente dos EUA No 6 045 487 de Miller; a Patente dos EUA

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No 6 398 695 de Miller; a Patente dos EUA No 5 913 751 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 5 916 064 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 5 921 894 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 5 993 359 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 024 676 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 042 512 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 045 488 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 077 196 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 077 198 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 090 013 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 090 014 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 142 915 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 168 552 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 210 305 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 361 476 de Eschenbach; a Patente dos EUA No 6 409 632 de Eschenbach, a Patente dos EUA No 6 422 976 de Eschenbach, a Patente dos EUA No 6 422 977 de Eschenbach, a Patente dos EUA No 6 436 007 de Eschenbach, a Patente dos EUA No 6 440 042 de Eschenbach, a Patente dos EUA No 6 482 132 de Eschenbach, e a Patente dos EUA No 6 612 969 de Eschenbach).

[008] As máquinas elípticas encontram-se amplamente disponíveis em academias de ginástica, bem como em muitas clínicas de saúde e em instalações domésticas. Em sua versão atual, as máquinas elípticas limitam os movimentos das pessoas com uma resistência adequada, que tentam aumentar ainda mais a sua força / resistência. As máquinas ainda não têm a capacidade de se adaptar e ajudar nos movimentos das pessoas com fraqueza, dores articulares, ou problemas de iniciação de movimento. O impacto dessa limitação se torna evidente nos indivíduos com limitações físicas. Muitas pessoas que sofreram um acidente vascular cerebral, que têm doença de Parkinson, artrite ou sofreram uma substituição total da articulação (com fraqueza por desuso) são incapazes de iniciar ou manter o exercício nas máquinas elípticas, a menos que o médico ofereça uma assistência

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5/41 física na movimentação dos pedais. Quando essa assistência necessária é provida, muitos passam a gostar do exercício devido à sua semelhança à atividade de andar, à suavidade do movimento, e à oportunidade de incorporar o tronco e os braços na atividade. A semelhança à atividade de caminhar nos padrões de movimento e nas demandas musculares durante o exercício em uma máquina elíptica sugere que, além de servir como uma ferramenta de exercício, o treinamento elíptico poderá ajudar as pessoas a recuperar a força e a flexibilidade necessária para caminhar. Por exemplo, a fraqueza da panturrilha, uma descoberta comum em idosos sem condicionamento físico e em indivíduos que sofreram um acidente vascular cerebral, limita a velocidade do andar, reduzindo a sua capacidade de fazer passadas largas adequadas. A máquina elíptica exige que a atividade muscular da panturrilha estabilize a perna, especialmente porque a perna se movimenta para uma postura do membro posterior. A rigidez articular e muscular nas pessoas com artrose da articulação do quadril ou aqueles que passam grande parte do dia sentados em uma cadeira de rodas contribui para uma postura excessivamente flexionada (curvada) ao andar, o que aumenta a demanda muscular e diminui a velocidade ao caminhar. As máquinas elípticas com um comprimento de degrau móvel podem ser utilizadas terapeuticamente a fim de proporcionar um alongamento suave e repetitivo aos músculos rígidos do quadril durante o treino. Uma diferença notável entre o treinamento elíptico e a caminhada é que ambos os membros permanecem em contato com a superfície de apoio durante o treinamento elíptico, enquanto que, ao caminhar, há períodos nos quais o peso corporal é suportado por apenas uma perna. O contato constante de ambos os pés com a superfície de apoio durante o treinamento elíptico reduz as forças bruscas associadas à carga repetitiva do membro durante cada passo de uma caminhada. Isso pode ser benéfico para os indivíduos com dor nas articulaPetição 870190088058, de 06/09/2019, pág. 9/54

6/41 ções.

[009] Os usuários limitados fisicamente ou em reabilitação experimentam várias dificuldades ao acessar o ou ao se posicionar em uma máquina elíptica. As dificuldades ocorrem em função de uma atrofia muscular potencial, uma rigidez articular ou da perda geral do equilíbrio e da coordenação que muitos indivíduos em reabilitação devem enfrentar. Portanto, às vezes é difícil aos pacientes manter a sua postura e o seu posicionamento em dispositivos de treinamento, como em uma máquina elíptica. Além da necessidade de ferramentas para ajudar as pessoas com deficiência a recuperar a sua função de andar nas instalações de uma clínica, há também a necessidade de equipamentos de ginástica acessíveis e adequados para resolver a questão da função cardiovascular e da função de caminhar após a alta de programas de terapia.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0010] A presente invenção provê uma máquina de exercício e reabilitação aperfeiçoada que pode permitir a uma pessoa com limitações físicas ou incapacidades usar a máquina a fim de reabilitar os seus músculos, a flexibilidade articular e seu condicionamento cardiovascular. A máquina pode conter vários recursos que permitem um acesso mais fácil, bem como um motor capaz de auxiliar na rotação ou na rotação independente dos pedais e do sistema de articulação sobre a máquina. É também apresentado um novo método para o uso da máquina aperfeiçoada como parte de um programa mais amplo de treinamento de reabilitação. O objetivo final da máquina apresentada é aumentar a acessibilidade das tradicionais máquinas elípticas de modo que as pessoas com deficiência possam efetivamente fazer exercícios terapêuticos e participar de programas de marcha, a fim de promover uma saúde ideal, a sua qualidade de vida e uma independência máxima. A máquina pode ser usada em instalações para pacientes hospita

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7/41 lizados e ambulatoriais, em academias de ginástica ou em casa a fim de ajudar as pessoas a melhorar a sua capacidade de andar após um grande evento médico, tal como um acidente vascular cerebral, lesão cerebral, amputação ou lesão medular incompleta, bem como promover a retenção das capacidades de caminhar em pessoas que vivem com doenças crônicas, tais como paralisia cerebral, esclerose múltipla, doença de Parkinson, artrite, próteses totais, fraturas do quadril, ou diabetes mellitus. As instalações de reabilitação serão também beneficiadas, uma vez que a presente invenção proporcionará uma ferramenta menos trabalhosa para treinamentos e reduzirá o risco de lesões cumulativas aos empregados que possam surgir a partir de técnicas de treinamento de marcha manuais. A máquina poderá também ser usada por pessoas sem deficiência, assim como as características do projeto não impedem o seu uso por parte de indivíduos com função de movimento normal.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0011] A máquina de reabilitação e exercício descrita no presente documento pode ser mais bem entendida por meio da referência aos seguintes desenhos, nos quais:

[0012] A Figura 1 ilustra uma vista isométrica da máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada construída de acordo com os princípios da presente invenção;

[0013] A Figura 2 ilustra uma vista isométrica de uma máquina elíptica já conhecida na técnica;

[0014] A Figura 3 ilustra um controlador de motor e uma unidade de microcontrole para a máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada da Figura 1;

[0015] A Figura 4 ilustra um mecanismo de paragem para a máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada da Figura 1;

[0016] A Figura 5 ilustra um conjunto de motor e polias e embrea

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8/41 gem para a máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada da Figura 1;

[0017] A Figura 6 ilustra uma vista isométrica de um conjunto de bolsa e cinta de um par de pedais conectados à máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada da Figura 1;

[0018] A Figura 7 é uma vista em elevação lateral direita com a plataforma de altura ajustável fixada à máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 da Figura 1;

[0019] A Figura 8 ilustra o sistema de controle da máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 da Figura 1; e [0020] A Figura 9 ilustra um monitor de taxa cardíaca remoto para uso na máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 da Figura

1.

[0021] Aqueles versados na técnica irão apreciar que os elementos das figuras são ilustrados para fins de simplicidade e clareza e não são necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos das figuras podem ser exageradas com relação a outros elementos, para um melhor entendimento dos aspectos e modalidades exemplares da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0022] As características da máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada aqui apresentadas e descritas, que se acredita serem novas, são estabelecidas com particularidade nas reivindicações em apenso. A descrição das várias modalidades descritas a seguir é para fins de entendimento da presente invenção. Deve-se entender que a presente invenção não se limita às modalidades particulares descritas no presente documento, mas sim é capaz de várias modificações, novas disposições, e substituições, as quais se tornarão evidentes aos versados na técnica, sem se afastar do âmbito de aplicação da presente invenção. Portanto, pretende-se que as reivindicações que se

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9/41 seguem abranjam todas essas modificações e alterações que recaiam dentro do espírito e âmbito de aplicação da presente invenção.

[0023] Nas modalidades alternativas, sistema, processo, e aparelho podem incluir componentes adicionais, menos componentes, ou componentes diferentes. Além disso, cada componente pode incluir módulos, software, e dispositivos de interface adicionais que podem ser acrescentados ao presente documento de modo a operar a presente invenção em modalidades alternativas.

[0024] Os termos um ou uma, tal como usados no presente documento, são definidos como um ou mais, em vez de um. O termo outro, outra, tal como utilizado no presente documento, é definido como pelo menos um segundo ou mais. Os termos incluindo e/ou tendo, tal como utilizados no presente documento, são definidos como compreendendo (ou seja, uma transição aberta). O termo acoplado ou operacionalmente acoplado, tal como utilizado no presente documento, é definido como conectado, embora não necessariamente diretamente ou não necessariamente mecanicamente fixado.

[0025] Com referência à Figura 1, a máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 inclui uma máquina elíptica de tração traseira padrão. A máquina elíptica de tração traseira padrão inclui uma estrutura para apoiar a máquina sobre o chão. Na parte traseira da estrutura, são fixados um primeiro e segundo braços de manivela (não mostrados). O primeiro braço de manivela é conectado a uma primeira extremidade de um primeiro elo de engate 109 tendo uma primeira e uma segunda extremidades, e o segundo braço de manivela é conectado a uma primeira extremidade de um segundo elo de engate 109 tendo uma primeira e segunda extremidades. Um pedal 104 se encontra presente em cada qual dentre o primeiro e segundo elos de engate 109. A segunda extremidade do primeiro elo de engate 109 é conectada de maneira pivotável a um primeiro guidão móvel 107 e a segunda

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10/41 extremidade do segundo elo de engate 109 é conectada de maneira pivotável a um segundo guidão móvel 107. Um volante 122 com uma disposição de correia e polias é operacionalmente conectado a cada qual dentre o primeiro e segundo braços de manivela. A força gerada pelo movimento de impulsão e arrasto dos guidões móveis 107 é transferida através dos elos de engate 109 para os braços de manivela e para o volante operacionalmente conectado 122. A força transferida aciona o movimento de rotação dos braços de manivela e do volante operacionalmente conectado 122. O movimento de rotação dos braços de manivela e do volante operacionalmente conectado 122 aciona o movimento elíptico dos pedais 104.

[0026] A Figura 1 tem vários componentes que resolvem as deficiências da máquina elíptica de tração traseira padrão. A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada da presente invenção 100 permite às pessoas com deficiências ou limitações físicas ter acesso à máquina 100. Em uma modalidade, o usuário pode ser um paciente, uma pessoa, e/ou um usuário da máquina de exercício e reabilitação da presente invenção.

[0027] A máquina de exercício e reabilitação aperfeiçoada 100 pode incluir uma plataforma 101 configurada em torno da estrutura da máquina 100, que pode conter os degraus 101a, 101b, uma porção inclinada 101c a fim de permitir aos usuários de cadeiras de rodas ou de ambulatório ter acesso à máquina 100, e/ou um ressalto 101d ao longo das bordas da plataforma 101, a fim de salvaguardar um usuário e/ou um clínico contra qualquer lesão enquanto a máquina de reabilitação e exercício 100 estiver em operação. Um par de alças de segurança 121 pode ser incluído na máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 a fim de ajudar ainda mais a um usuário a acessar a máquina de reabilitação e exercício 100. A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada pode incluir ainda uma plataforma elevada de

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11/41 altura ajustável 113. A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 pode incluir ainda um banco 102 acoplado à extremidade traseira da máquina 100, e um par de corrimãos de altura ajustável 103 fixado à plataforma 101. A máquina aperfeiçoada 100 pode incluir ainda um conjunto de motor e polias 110 de modo a prover uma força externa ao primeiro e ao segundo braços de manivela através do volante 122. A máquina aperfeiçoada pode incluir ainda um mecanismo de paragem 111 contendo um interruptor de impulso e/ou um interruptor de arrasto 111b incluindo um conector 111c a fim de parar o motor do conjunto de motor e polias 110. A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 pode incluir ainda um dispositivo de controle remoto 114 para permitir que um médico controle o motor e o conjunto de motor e polias 110. A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 pode incluir ainda um sistema de suporte de peso corporal 115, que provê o suporte de equilíbrio de peso desejado a um usuário da máquina 100, um suporte de cinto 116, e um mecanismo de controle 117 a fim de controlar a operação do sistema de suporte de peso corporal 115. A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 pode incluir ainda uma unidade de microcontrole 119 configurada de modo a receber e processar os dados coletados a partir de diferentes sensores localizados em toda a máquina 100, e transmitir os dados para um dispositivo de computação 120 a fim de decodificar, exibir, armazenar e/ou ainda processar. A unidade de microcontrole 119, também chamada de microcontrolador, pode também ser configurada de modo a receber e processar as instruções de um dispositivo de computação 120 com base na entrada de usuário e transmitir tais instruções para o motor do conjunto de motor e polias 110 a fim de controlar a velocidade do motor e do conjunto de motor e polias 110.

[0028] Em uma modalidade, os degraus 101a, e 101b, e/ou a porção inclinada 101c podem se estender a partir do nível do chão para a

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12/41 elevação em que o par de pedais 104 é posicionado. A disposição dos degraus 101a e 101b e/ou da porção inclinada 101c pode proporcionar aos usuários, que antes tinham dificuldade de pisar nos pedais 104 a partir do nível do chão, agora ascender confortavelmente até que os mesmos fiquem em um nível de igualdade com os pedais 104. Em outra modalidade, o ressalto 101d impede que os clínicos e/ou os usuários escorreguem o seu pé preso entre os pedais 104 e a base 101. [0029] As máquinas elípticas conhecidas na técnica muitas vezes podem ser difíceis de montar aos usuários com fraqueza muscular, problemas de coordenação, e/ou dificuldades de equilíbrio, uma vez que os pedais são elevados substancialmente do chão e são móveis. Em uma modalidade, um banco elevado 102 pode ser posicionado na extremidade traseira da máquina 100. O usuário pode sentar no banco 102 antes de colocar os pés sobre o par de pedais 104. O usuário pode então deslizar em uma direção normal do outro lado do banco 102 até que o corpo do usuário fique posicionado centralmente sobre a máquina 100. Em uma modalidade, o banco 102 é capaz de ser deslocado em uma direção vertical ou horizontal a fim de acomodar usuários de diferentes alturas e pesos. A combinação dos degraus 101a e 101b, a porção inclinada 101c e o banco 102 pode oferecer a um usuário com deficiência ou limitação física a possibilidade de usar a máquina 100. O banco 102 pode ainda oferecer aos usuários com déficit de equilíbrio e/ou fraqueza profunda a possibilidade de fazer os movimentos de treinamento a partir de uma posição sentada. O treinamento elíptico feito na posição sentada permite ao usuário obter equilíbrio e força para a realização dos movimentos da atividade elíptica em uma posição em pé. Em uma modalidade, o tamanho, a dimensão e a localização do banco 102 podem permitir a operação da máquina 100 por usuários sem qualquer tipo de deficiência. Em uma modalidade, o tamanho, a dimensão e a posição do banco 102, bem como da platafor

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13/41 ma 101 incluindo os degraus 101a, 101b e a porção inclinada 101c, podem também oferecer a um médico, terapeuta físico, terapeuta ocupacional, fisioterapeuta, preparador físico, terapeuta recreativo, fonoaudiólogo, instrutor de ginástica, cinesiologista, enfermeiro, cuidador e/ou doutor, doravante referido como clínico no presente documento, a possibilidade de sentar ou ficar atrás do usuário durante exercícios de movimento rotacional elípticos, a fim de facilitar ainda mais em termos terapêuticos os movimentos normais das pernas, tronco, braços e outras partes do corpo do usuário.

[0030] Os pedais das máquinas elípticas conhecidas na técnica muitas vezes podem ser difíceis de manter um total contato seguro do pé aos usuários fisicamente limitado ou em reabilitação. Uma atividade muscular anormal ou um aperto pode fazer com que o pé se levante ou torça sobre os pedais, ao fazer uso de uma elíptica perigosa ou ineficiente. Em uma modalidade, a máquina da presente invenção 100 pode incluir um par de pedais 104, tal como mostrado na Figura 6, tendo uma bolsa para os pés 105 que pode se estender ao longo do topo da porção frontal de cada um dos pedais 104. Em um tal cenário, o usuário, ao colocar cada um dos pés sobre cada um dos pedais 104, poderá deslizar o pé sob a bolsa provida 105 localizado na porção frontal de cada um dos pedais 104. A presente disposição da bolsa 105 em cada uma das porções dianteiras dos pedais 104 pode impedir que o pé do usuário se movimente de forma involuntária principalmente no sentido ascendente. Além disso, a bolsa 105 poderá evitar o rolamento não forçado do pé dos usuários para fora do par de pedais 104. Em uma modalidade, a disposição da bolsa 105 pode ser construída para, mas não se limitando a, os indivíduos referidos no presente documento como os usuários que sofrem de algum desequilíbrio muscular ou dormência nos pés. Em uma modalidade, a bolsa 105 pode ser feita de qualquer material ou de uma combinação de materiais,

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14/41 mas, para o entendimento da presente modalidade, a bolsa 105 é feita de plástico. A bolsa 105 pode ser feita de qualquer material alternativo ou de uma combinação de materiais, a fim de impedir que o pé se levante dos pedais 104. Além disso, a máquina da presente invenção 100 pode incluir ainda uma cinta de pé 106, que pode se localizar sobre a porção traseira de cada um dos pedais 104. A disposição de cinta de pé 106 pode ser enlaçada em torno da parte de trás do calcanhar do usuário, com as extremidades da cinta de pé 106 fixadas a cada um dos pedais 104. Em uma modalidade, a bolsa 105 e a disposição de cinta 106 podem impedir que o pé do usuário deslize para trás e se levante dos pedais 104. A cinta 106, quando não em operação, pode ser presa atrás da parte traseira de cada um dos pares de pedais 104. A presente modalidade pode usar um sistema de gancho e laço a fim de prender cada cinta 106 no local desejado, no entanto, uma pessoa versada na técnica poderá apreciar que há uma variedade de outras maneiras de se prender a cinta enquanto em operação ou fora de operação. Cada um dos pedais 104 inclui ainda um estofo ao longo da área de descanso de pé de cada um dos pedais 104. O estofo provido ao longo da área de descanso de pé de cada um dos pedais 104 ajuda a evitar úlceras nos pés e as lesões relativas à pressão que podem ocorrer a partir do uso repetitivo de qualquer equipamento de ginástica, tal como um equipamento de atividade elíptica. Em uma modalidade, o estofo sobre cada um dos pares de pedais 104 pode ser útil no caso de usuários que têm lesões ou doenças ou que não são capazes de detectar a dor que os usuários comuns podem experimentar.

[0031] A máquina elíptica de tração traseira padrão 200, tal como mostrada na Figura 2, de maneira geral, inclui um par de guidões móveis 202 com punhos 203 que podem permitir que um usuário agarre os guidões móveis 202 e empurre e puxe as barras 202, ajudando no movimento rotacional elíptico. O movimento rotacional elíptico pode

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15/41 permitir que o usuário exercite e movimente ambos os membros superiores e inferiores de modo a fazer a rotação dos pedais e do sistema de articulação 201 com os mesmos. Em uma modalidade, o par de guidões móveis 202 pode fazer com que o usuário mantenha o equilíbrio durante a operação do equipamento de atividade elíptica 200, tal como o apresentado na Figura 2. No entanto, a presente disposição e a função do par de guidões móveis 202 não auxiliam os usuários com limitações ou deficiências físicas a manter um aperto sobre os guidões móveis 202 quando o equipamento se encontra em movimento, e ao mesmo tempo movimentar as suas pernas e manter uma posição segura dos pés com relação à chapa do pedal e ao sistema de articulação 201. Além disso, os usuários com limitações físicas, incapacidades ou déficit de equilíbrio gostariam de um elemento de suporte com uma plataforma de apoio mais larga.

[0032] Portanto, a máquina de reabilitação e exercício da presente invenção 100, tal como mostrada na Figura 1, pode incluir um par de corrimãos de altura ajustável 103 que pode se estender verticalmente para cima e/ou horizontalmente para frente e/ou para trás de cada lado da máquina 100. O par de corrimãos de altura ajustável 103 pode ser usado de modo a ajudar os usuários de peso corporal e altura diferentes a manter o equilíbrio do corpo físico durante a operação da máquina 100 e/ou enquanto sobe ou desce da máquina 100. Em uma modalidade, o par de corrimãos de altura ajustável 103 pode ser fixado à plataforma 101 da máquina 100. Em outra modalidade, o par de corrimãos de altura ajustável 103 pode ser fixado diretamente à estrutura da máquina 100.

[0033] A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 é projetada para a reabilitação e o exercício de usuários com deficiências físicas e déficits de equilíbrio. Uma deficiência poderá ser uma condição cardíaca que conduz à necessidade de monitoramento da

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16/41 frequência cardíaca, a fim de obter um regime de exercício seguro e terapêutico. Por conseguinte, o par de guidões móveis 107 com os punhos 112 de preferência inclui sensores que podem medir a frequência cardíaca de um usuário quando o usuário está operando a máquina da presente invenção 100. Em uma posição ideal, as mãos do usuário durante a operação da máquina podem entrar em contato com os punhos 112. Os sensores são integrados aos punhos 112 através de uma placa de metal. Os sensores geram pulsos elétricos coordenados com a frequência cardíaca do usuário. Os pulsos são transferidos sob a forma de sinal elétrico para um dispositivo para processamento e exibição. No entanto, alguns usuários com fraqueza muscular ou problemas de controle de movimento poderão não ser capazes de manter um aperto constante necessário para gravar um ritmo cardíaco exato através dos sensores de frequência cardíaca nos punhos 112. Neste aspecto, a máquina da presente invenção 100 pode incluir um sistema remoto de monitoramento de frequência cardíaca, conforme mostrado na Figura 9, que pode facilitar a medição da frequência cardíaca de um usuário quando as mãos do usuário não estão em contato com os punhos 112. Em uma modalidade mais preferida, o sistema remoto de monitorado de frequência cardíaca inclui pelo menos um sensor de frequência cardíaca 118 integrado a uma cinta de pulso antiestática123. O sensor de frequência cardíaca 118 na cinta de pulso 123 é operacionalmente conectado a uma extremidade de um fio, cuja outra extremidade é conectada a uma tomada do tipo banana padrão. A tomada do tipo banana é inserida em uma coluna de articulação feita de um material condutivo, cuja coluna de articulação é fixada à base de um grampo de metal. O grampo de metal é configurado de tal maneira que o mesmo contate os sensores de batimento cardíaco na placa de metal do pelo menos um punho 112 do par de punhos 112. Este sistema remoto de monitoramento de frequência cardíaca permite a me

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17/41 dição da frequência cardíaca do usuário sem fazer contato direto entre a mão do usuário e pelo menos um sensor de frequência cardíaca 118 sobre pelo menos um punho 112 do par de punhos 112.

[0034] Os usuários que se submetem a um treinamento físico ou reabilitação em conjunto com a máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada 100 são frequentemente supervisionados e assistidos por médicos que instruem e supervisionam o regime de exercícios dos usuários que se submetem a uma reabilitação. Em uma modalidade, a fim de auxiliar os esses médicos, a máquina da presente invenção 100 pode ter uma plataforma elevada de altura ajustável 113 (Figura 7) que pode se estender em uma direção semicircular em torno da parte frontal da máquina 100. De maneira Ideal, a altura da plataforma móvel pode permitir que o médico fique no nível dos olhos do usuário. Isto permite que o médico fique sobre a plataforma elevada de altura ajustável 113 e ainda supervisione o usuário com a utilização da máquina 100, ou ainda trabalhar com o usuário nas atividades de reabilitação.

[0035] A máquina elíptica de tração traseira padrão 200 da Figura tem um sistema de chapa de pedal e de articulação 201 que é resistivo na natureza. Além disso, a máquina elíptica 200 inclui um par de guidões móveis 202 e um par de punhos 203 fixados aos guidões móveis 202. O par de guidões móveis 202 é conectado ao sistema de chapa de pedal e de articulação 201, que inclui uma manivela e um volante. O movimento rotacional elíptico da máquina elíptica 200 é acionado e mantido pelo usuário que exerce uma força quer através do sistema de chapa de pedal e de articulação 201 ou dos guidões móveis. O sistema de chapa de pedal e de articulação 201 requer uma força inicial no sentido de acionar o movimento rotacional da máquina de treinamento elíptico 200. No entanto, muitas vezes pode ser difícil para os usuários portadores de deficiência física, doenças crônicas, ou déficit de equilíbrio e que se submetem a uma reabilitação voltar a iniPetição 870190088058, de 06/09/2019, pág. 21/54

18/41 ciar e/ou manter o movimento rotacional elíptico do sistema de chapa de pedal e de articulação 201 da máquina de treinamento elíptico 200. [0036] Deste modo, a máquina de reabilitação e exercícios aperfeiçoada 100 pode prover um movimento elíptico auxiliar dos pedais 104 através de um conjunto de motor e polias 110. Na presente modalidade, o conjunto de motor e polias 110 é operacionalmente conectado ao volante rotativo 122, o qual é operacionalmente conectado aos primeiro e segundo braços de manivela. Em funcionamento, o motor do conjunto de motor e polias 110 provê uma força externa que permite ao volante 122 rodar, desta forma, acionando os primeiro e segundo braços de manivela no sentido de mover os primeiro e segundo elos de engate 109, respectivamente, permitindo, assim, o acionamento de um movimento rotacional elíptico idêntico ao do par de pedais 104, sendo que cada elemento dentre o par de pedais 104 é fixado aos primeiro e segundo elos de engate 109. O acionamento do movimento rotacional elíptico dos pedais 104 é independente de quaisquer forças exercidas pelo usuário. O conjunto de motor e polias 110 pode ser localizado em qualquer local sobre a máquina 100. No entanto, em uma modalidade preferida, o conjunto de motor e polias 110 se situa na extremidade traseira da máquina 100. O conjunto de motor e polias 110 pode fazer com que a máquina da presente invenção 100 rode indefinidamente com facilidade a velocidades rotacionais que variam de 0 a 100 rotações por minuto. Em uma modalidade, o conjunto de motor e polias 110 inclui uma embreagem de inclinação de cilindro corrente 127. A embreagem 127 permite que o usuário faça uma atividade a uma velocidade mais rápida do que a velocidade alvo do motor do conjunto de motor e polias 110. Nesta situação, o conjunto de motor e polias 110 é desacoplado do volante 122 e não oferece nenhum tipo de assistência de motor ao usuário. Em uma modalidade, o conjunto de motor e polias 110 pode prover ao usuário, independentemente do

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19/41 grau de incapacidade física e/ou de dificuldades de equilíbrio, a possibilidade de iniciar programas de reabilitação. Além disso, o conjunto de motor e polias 110 pode oferecer uma simulação de movimentos de caminhada e de velocidades sem que o usuário tenha de aplicar ou exercer a força normal necessária. Além disso, a máquina de reabilitação e exercício da presente invenção 100 pode prover um significativo valor terapêutico e de reabilitação sob a forma de uma ajuda aos usuários da máquina de reabilitação e exercício 100 no sentido de reaprender movimentos que diferentes partes do corpo devem executar para andar e/ou fazer um movimento de marcha desejado. Dependendo do tipo e da natureza de lesão ou músculo atrofiado que precisa de reabilitação, os usuários podem apresentar dificuldade em uma instância específica em seus passos de caminhada, e ao mesmo tempo experimentar uma facilidade de movimento ao longo do restante de uma caminhada. A fim de proporcionar ajuda a um usuário na finalização desta parte de sua marcha em que o usuário está experimentando problemas, o motor do conjunto de motor e polias 110 pode ser ajustado de modo a proporcionar um impulso de força necessário aos elos de engate 109 através do volante operacionalmente acoplado 122 e dos primeiro e segundo braços de manivela. O motor do conjunto de motor e polias 110 poderá ser qualquer motor conhecido na técnica capaz de atuar o movimento dos primeiro e segundo braços de manivela, através do volante operacionalmente acoplado 122.

[0037] A máquina de reabilitação e exercício aperfeiçoada da presente invenção 100 é adequada para uso por parte de usuários com e sem deficiências físicas e déficits de equilíbrio. Em uma modalidade, a máquina aperfeiçoada 100 pode incluir um mecanismo de paragem 111 que é capaz de parar o motor do conjunto de motor e polias 110. O mecanismo de paragem 111 pode ser acionado no caso de uma emergência, tal como quando o usuário da máquina 100 se depara

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20/41 com um acidente durante a operação da máquina 100. O mecanismo de paragem 111 pode ser acionado pelo usuário, ao fazer contato com o interruptor de parada 111a ou 111b. Em uma outra modalidade, o mecanismo de paragem 111 inclui um interruptor de parada de impulso. O interruptor de parada de impulso 111a pode ser acionado ao socar o interruptor de parada de impulso 111a. Em uma modalidade, o mecanismo de paragem 111 inclui um interruptor de parada de arrasto 111b. O interruptor de parada de arrasto 111b inclui um conector 111c tendo uma primeira e uma segunda porções. A primeira porção do conector é fixada ao interruptor de parada de arrasto 111b e a segunda porção do conector é fixada ao usuário. O motor do conjunto de motor e polias 110 é parado quando uma força necessária é experimentada pelo conector 111c do interruptor de parada de arrasto 111b. O mecanismo de paragem 111 pode ser posicionado em uma região dentro da máquina 100, a fim de oferecer ao usuário da máquina 100 a possibilidade de facilmente alcançar o mecanismo de paragem 111 no caso de uma emergência, tal como um aumento repentino e anormal da frequência cardíaca e/ou da pulsação, e no caso de qualquer lesão ao usuário da máquina 100. Um mecanismo de segurança pode ser adicionado de modo que, quando o mecanismo de paralisação 111 é ativado, o motor do conjunto de motor e polias 110 não poderá ser reiniciado até que a velocidade seja ajustada para zero. Isto evita que um usuário venha a acidentalmente acionar a máquina à plena velocidade. [0038] A velocidade do motor do conjunto de motor e polias 110 pode ser controlada a partir de um local remoto por uma terceira pessoa, por exemplo, um médico, a partir de um dispositivo de controle remoto 114. Em uma modalidade, o dispositivo de controle remoto 114 pode ter um sistema que permite a colocação do dispositivo de controle remoto 114 em qualquer local e em torno da máquina 100. Em uma modalidade, o dispositivo de controle remoto 114 pode incluir um sis

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21/41 tema magnético, que provê a fixação do dispositivo em qualquer posição desejada no interior da máquina 100 (tal como mostrado na Figura 1).

[0039] Em uma modalidade, o motor do conjunto de motor e polias

110 é controlado por um controlador de motor 301. O controlador de motor 301 inclui um botão de velocidade 302 a fim de manualmente ajustar a velocidade do motor. A velocidade do motor pode também ser controlada pela unidade de microcontrole 119. Na presente modalidade, um sinal de instrução é provido para a unidade de microcontrole 119 a partir de um dispositivo de computação 120. Tal como mostrado na Figura 8, o sinal é processado pela unidade de microcontrole 119 e transmitido para um motor escalonador 801 integrado no controlador de motor 301. O motor escalonador inclui um eixo 802 que é conectado ao botão de velocidade 302. O sinal recebido provê a rotação bidirecional do eixo 802 do motor escalonador 801, o qual faz girar o botão de velocidade 302 do controlador de motor 301, resultando em um aumento ou diminuição da velocidade do motor.

[0040] Em uma modalidade, o sistema de suporte de peso corporal 115 pode proporcionar acomodação aos pacientes que têm dificuldade em suportar o próprio peso em uma posição vertical, em uma posição de marcha, e/ou em pé. Em uma modalidade, o sistema de suporte de peso corporal pode incluir um suporte de cinto 116, o qual poderá oferecer o suporte desejado ao usuário para ficar em pé, em marcha, e/ou em uma posição vertical durante a operação da máquina 100. O suporte de cinto 116 pode manter o usuário em uma posição ou pode ser acionado em uma direção vertical com base nas necessidades de equilíbrio do peso do usuário e/ou no tipo de atividade física conduzida pelo usuário na máquina 100. Em uma outra modalidade, o sistema de suporte de peso corporal 115 pode incluir um mecanismo de controle 117, que controla e administra a operação do sistema de

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22/41 suporte de peso corporal 115.

[0041] Mais uma vez, com referência à Figura 8, uma unidade de microcontrole 119 pode ser operativamente acoplada a uma pluralidade de sensores 118 posicionados ao longo da máquina 100. A pluralidade de sensores 118 é capaz de captar dados e transmitir tais dados para a unidade de microcontrole 119 para processamento e transmissão para o dispositivo de computação 120 para uma decodificação mais detalhada, processamento, exibição, e armazenamento. Tal pluralidade de sensores inclui os sensores de frequência cardíaca 118 localizados nos punhos 112 dos guidões móveis 107 e na cinta de pulso 123 do sistema de monitoramento remoto da frequência cardíaca; os sensores fotoelétricos 118 que são configurados de modo a facear o volante 122, sendo que o aro do volante 122 tem faixas claras e escuras alternadas de tal modo que, quando o volante 124 gira, o padrão claro / escuro, que representa o movimento rotacional do volante, seja capturado através dos sensores 118; os sensores de corrente de motor 118 que medem a corrente que passa pelo motor do conjunto de motor e polias 110; e os sensores transdutores de força 118 que podem se posicionar sobre os guidões móveis 107 com os punhos 112 e os pedais 104 e que capturam os dados com base na quantidade de força que um usuário aplica a cada um dos guidões móveis 107 através dos punhos 112 ou dos pedais 104. Um temporizador pode ser incluído na unidade de microcontrole 119 a fim de calcular as variáveis relativas à velocidade (por exemplo, RPM) e de modo a facilitar as operações relativas ao tempo, (por exemplo, tiros de 10 segundos de atividade física em velocidade mais elevada).

[0042] A unidade de microcontrole 119 provê as funções básicas de I/O (entrada / saída) entre os sensores 118 e o dispositivo de computação 120. A unidade de microcontrole 119 recebe dados sob a forma de sinais elétricos a partir dos sensores 118 e processa os mes

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23/41 mos de modo a serem reconhecidos pelo dispositivo de computação 120. Um programa de decodificação presente no dispositivo de computação 120 lê e decodifica os sinais elétricos recebidos da unidade de microcontrole 119 e converte os mesmos em números correntes para exibição, ou como entradas de dados em um programa que é executado no dispositivo de computação 120. O programa de controle pode também receber entradas de dados externos. Com base nas entradas de dados, o dispositivo de computação, por meio do programa de controle, pode prover instruções para a unidade de microcontrole 119 a fim de controlar o motor do conjunto de motor e polias 110, tal como descrito anteriormente no presente documento. Em uma modalidade, os programas de controle do dispositivo de computação 120 são escritos em uma linguagem de programação Visual Basic 6.0. Um único computador de bordo com uma linguagem de programação C, tal como um Jackrabbit BL1800, que inclui um processador programável e uma memória, e que permite que programas sejam armazenados na placa, pode ser utilizado com a unidade de microcontrole 119, eliminando o uso de um dispositivo de computação 120.

[0043] Os métodos e sistemas descritos no presente documento podem transformar itens físicos e/ou intangíveis de um estado para outro. Os métodos e sistemas descritos no presente documento podem também transformar os dados que representam os elementos físicos e/ou intangíveis de um estado para outro.

[0044] Os elementos descritos e ilustrados no presente documento, incluindo os elementos descritos nos fluxogramas nos diagramas de blocos em todas as Figuras, implicam nos limites lógicos entre os elementos. No entanto, de acordo com as práticas de engenharia de software ou hardware, os elementos representados e as funções dos mesmos, podem ser implementados em máquinas através de um meio executável em computador que tenha um processador capaz de exe

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24/41 cutar as instruções de programa armazenadas no mesmo como uma estrutura de software monolítica, como módulos de software independentes, ou como módulos que empregam rotinas externas, código, serviços, e assim por diante, ou qualquer combinação dos mesmos, e todas essas implementações podem estar dentro do âmbito de aplicação da presente invenção.

[0045] Exemplos de tais máquinas podem incluir, mas podem não estar limitados a, assistentes digitais pessoais, laptops, computadores pessoais, telefones celulares, outros dispositivos de computação portáteis, equipamentos médicos, dispositivos de comunicação com fio ou sem fio, transdutores, chips, calculadoras, satélites, um PC do tipo tablet, livros eletrônicos, dispositivos eletrônicos, aparelhos eletrônicos, dispositivos com inteligência artificial, dispositivos de computação, equipamentos de redes, servidores e/ou roteadores.

[0046] Além disso, os elementos ilustrados no fluxograma e nos diagramas em blocos ou de qualquer outro componente lógico podem ser implementados em uma máquina capaz de executar instruções de programa. Deste modo, embora os desenhos e as descrições precedentes estabeleçam os aspectos funcionais dos sistemas apresentados, nenhuma disposição particular de software para a execução destes aspectos funcionais deve ser inferida a partir dessas descrições, a menos que expressamente indicado, ou que de outro modo se torne evidente a partir do contexto em questão. Da mesma forma, será apreciado que as várias etapas identificadas e descritas acima podem ser variadas, e que a ordem das etapas pode ser adaptada às aplicações particulares das técnicas reveladas no presente documento. Todas essas variações e modificações se destinam a recair dentro do âmbito de aplicação da presente invenção. Assim sendo, a descrição e/ou a descrição de uma ordem para as diversas etapas não deve ser entendida no sentido de exigir uma ordem de execução em particular

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25/41 para as etapas, a menos que requerido por uma aplicação em particular, ou explicitamente afirmado ou de outro modo evidente a partir do contexto em questão.

[0047] Os métodos e/ou processos acima descritos, e as etapas dos mesmos, podem ser executados em um software, em um hardware, ou em qualquer combinação adequada de hardware e software para uma aplicação em particular. O hardware pode incluir um computador de uso geral e/ou um dispositivo de computação dedicado ou um dispositivo de computação de uso específico ou um aspecto ou componente particular de um dispositivo de computação de uso específico. Os processos podem ser executados em uma ou mais microprocessadores, microcontroladores, microcontroladores embutidos, processadores de sinal digital programáveis ou outro dispositivo programável, juntamente com uma memória interna e/ou externa. Os processos podem também, ou em vez disso, ser incorporados em um circuito integrado específico à aplicação, uma matriz de portas programáveis, em uma lógica de matriz programável, ou em qualquer outro dispositivo ou combinação de dispositivos que podem ser configurados de modo a processar sinais eletrônicos. Deve-se ainda apreciar que um ou mais dentre esses processos podem ser realizados como um código executável em computador capaz de ser executado em um meio legível em máquina.

[0048] O código executável em computador pode ser criado usando uma linguagem de programação estruturada, tal como a linguagem C, uma linguagem de programação orientada a objeto, tal como a linguagem C++, ou qualquer outra linguagem de programação de alto nível ou de baixo nível (incluindo as linguagens assembly, as linguagens de descrição de hardware, e as linguagens e tecnologias de programação de banco de dados) que podem ser armazenadas, compiladas ou interpretadas de modo a serem executadas em um dos disposi

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26/41 tivos acima, bem como em combinações heterogêneas de processadores, arquiteturas de processador, ou combinações de diferentes hardware e software, ou qualquer outra máquina capaz de executar instruções de programa.

[0049] Sendo assim, em um aspecto, cada método descrito acima e combinações dos mesmos podem ser incorporados em um código executável em computador que, ao ser executado em um ou mais dispositivos de computação, executa as etapas dos mesmos. Em um outro aspecto, os métodos podem ser incorporados em sistemas que executam as etapas dos mesmos, e podem ser distribuídos através dos dispositivos de diversas maneiras, ou toda a sua funcionalidade pode ser integrada em um dispositivo independente, dedicado ou em outro hardware. Em um outro aspecto, o meio para a execução das etapas associadas aos processos descritos acima pode incluir qualquer um dentre o hardware e/ou o software descrito acima. Todas essas permutações e combinações são concebidas de modo a serem abrangidas pelo âmbito de aplicação da presente invenção.

[0050] Embora a presente invenção tenha sido descrita em relação às modalidades preferidas mostradas e descritas em detalhes, várias modificações e aperfeiçoamentos nas mesmas tornar-se-ão facilmente evidentes àqueles versados na técnica. Por conseguinte, o espírito e o âmbito de aplicação da presente invenção não devem se limitar aos exemplos acima, mas sim devem ser entendidos em seu sentido mais amplo permitido por lei.

EXEMPLOS DE TRABALHO [0051] Pessoas que perderam sua mobilidade devido a lesões ou doenças, tais como doenças cerebrais ou lesão da coluna espinhal, acidente vascular cerebral, ou doenças degenerativas, buscam uma reabilitação por marcha mecanizada para a restauração da função saudável. Este processo provê um meio de movimento repetitivo que

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27/41 imita a marcha normal, a fim de recuperar a força muscular e as capacidades de processamento do sistema nervoso necessárias para uma caminhada eficiente. Vários tipos de máquinas têm sido desenvolvidos no sentido de promover o movimento de marcha normal e os padrões de ativação muscular.

[0052] Esteiras rolantes têm sido utilizadas com sistemas de suporte parcial do peso corporal (PBWS) a fim de acomodar os pacientes que têm dificuldade em manter o seu próprio peso em uma posição ereta. Quando o paciente é incapaz de prover a força para caminhar, fisioterapeutas guiam manualmente os membros inferiores do paciente ao longo de um caminho do tipo marcha. Este processo pode criar problemas ergonômicos, com o paciente sofrendo um desconforto resultante do cinto do sistema PBWS, como também os médicos se expõem a lesões musculoesqueléticas devido às posições desconfortáveis e complicadas que eles devem assumir repetidamente a fim de prover assistência aos pacientes. Outra preocupação é a precisão cinemática do ciclo da marcha em questão, uma vez que o médico só pode ajudar a aproximar os movimentos desejados.

[0053] As máquinas elípticas diferem das esteiras rolantes e dos sistemas robóticos, uma vez que as mesmas oferecem aos pacientes um dispositivo acessível e prontamente disponível para o treinamento terapêutico. Quando fraqueza mínima se encontra presente, o acoplamento das duas pernas e dos dois braços libera os profissionais de saúde da necessidade de mover manualmente os membros inferiores do paciente. Além disso, a estabilidade se torna maior devido à capacidade de proporcionar um contato constante de ambos os pés na totalidade de cada ciclo de movimento.

[0054] Infelizmente, quando os déficits de força, de equilíbrio ou de condicionamento cardiovascular são profundos, muitas pessoas acham difícil o acesso ao aparelho elíptico. Uma vez no dispositivo,

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28/41 não é incomum para as pessoas portadoras de deficiência física achar difícil iniciar ou manter o movimento do pedal.

[0055] A fim de enfrentar os problemas acima, uma máquina elíptica modificada foi desenvolvida. O objetivo principal foi desenvolver uma máquina de reabilitação de marcha acessível que possa ser usada em ambientes de reabilitação, academias de ginástica ou nas casas dos pacientes no sentido de ajudar as pessoas com deficiência física a recuperar a sua capacidade de andar e a sua condição cardiovascular. As restrições para o desenho com ênfase na superação dos desafios inerentes às máquinas de reabilitação existentes são: oferecer um equipamento de baixo custo e acessível, e ao mesmo tempo proporcionar uma maneira fácil de usar o produto que evite problemas ergonômicos e de perícia tanto para os pacientes como para o corpo clínico.

[0056] Em resumo, a fase de desenvolvimento tem enfoque na verificação da capacidade de uma máquina elíptica oferecer uma mecânica da marcha correta e, por conseguinte, na projeção dos aperfeiçoamentos mecânicos necessários no sentido de aumentar a segurança, a acessibilidade e a usabilidade dos aparelhos elípticos por parte das pessoas com deficiência. Comparações empíricas de caminhada e de padrões de movimento de treinamento elíptico foram realizadas no sentido de identificar um aparelho elíptico que estritamente simule uma marcha.

[0057] Em termos específicos, vinte indivíduos sem deficiência caminharam sobre o chão e se exercitaram em quatro dispositivos elípticos comercialmente disponíveis enquanto 12 câmeras de análise de movimento registravam toda a cinemática corporal, uma eletromiografia de superfície documentou os padrões de ativação muscular dos membros inferiores, e palmilhas de pedal (footswitch) definiram os padrões do contato pé - chão e as características das passadas.

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29/41 [0058] A análise revelou que o aparelho elíptico SportsArt Fitness

E870 (da empresa SportsArt Fitness, 19510 144 Ave NE, Suite A-1, Woodinville, WA 98072) demonstrou a similaridade mais aproximada nos perfis cinemáticos para caminhar sobre o chão. A análise EMG da atividade muscular confirmou ainda a capacidade de o aparelho SportsArt simular com eficácia as demandas musculares da atividade de caminhar.

[0059] O processo de desenvolvimento e de design, em seguida, enfocou sobre o desenvolvimento de um conjunto integrado de modificações a fim de permitir que as pessoas com deficiência tenham um acesso seguro e confortável a quatro aparelhos elípticos. Em termos específicos, vinte adultos com diversas condições médicas (incluindo acidente vascular cerebral, amputação, lesão cerebral, artrite, diabetes, doença de Parkinson, esclerose múltipla, fraturas de quadril, paralisia cerebral) e diferentes capacidades funcionais foram avaliados para a segurança, acessibilidade, usabilidade e conforto de quatro aparelhos elípticos. Problemas e soluções no sentido de melhorar o uso foram sistematicamente identificados. Modificações do protótipo, incluindo um sistema integrado de degraus, grades, poços para pés modificados, um banco e um monitor de frequência cardíaca para uso com apenas uma das mãos, foram desenvolvidas. Os participantes reavaliaram os aparelhos elípticos modificados.

[0060] O sistema integrado reduziu de maneira notável os problemas que os participantes haviam experimentado inicialmente ao tentar usar os aparelhos elípticos não modificados. Em termos específicos, enquanto pelo menos um quarto dos participantes precisou de assistência física para entrar e sair de cada aparelho elíptico antes de modificações, apenas um necessitou deste nível de ajuda após as modificações. Antes das modificações, apenas um participante foi capaz de montar cada dispositivo de forma independente, em contraste notável

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30/41 para um percentual de 30 - 40 % de participantes capazes de acessar cada dispositivo de forma independente após a modificação. Além disso, enquanto cerca de três quartos dos participantes (65 - 75 %) necessitaram de assistência por parte de dois ou mais examinadores para entrar e sair com segurança de cada aparelho elíptico em seu estado não modificado, e apenas 30 - 35 % precisou deste mesmo número de auxiliares após modificação.

[0061] Antes de os aparelhos elípticos serem modificados, 15 % a % dos participantes necessitaram de ajuda para iniciar e manter o movimento do pedal através das diferentes elípticas. Embora 5 % a 25 % ainda apresentassem necessidade de assistência para a partida dos pedais, após a modificação, os participantes se tornaram notavelmente mais independentes para a sustentação do movimento por curtos períodos de tempo, tal como evidenciado por apenas 0 a 15 % que precisaram de ajuda para sustentar o movimento do pedal após a modificação. No entanto, o movimento do pedal prolongado exigido para um programa de treinamento cardiovascular permaneceu inalcançável para muitos.

[0062] Em comparação com a situação antes da modificação, as avaliações elípticas dos participantes após modificação foram significativamente melhores para a segurança (54,7 % de aumento na pontuação analógica visual), conforto (42,9 % maior), a capacidade de alcançar um bom treino (23,4 % maior) e usabilidade geral dos aparelhos elípticos (23,7 % de aumento). A eficácia maior dos participantes reflete o impacto do pacote de modificação integrado à redução dos problemas de uso.

[0063] Em seguida, o processo de design enfatizou em prover uma força de assistência em substituição à força de resistência que é inerente aos aparelhos elípticos. Um controle de motor ajustável foi integrado no sentido de ajudar o paciente a realizar os ciclos repetitivos

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31/41 que simulam uma marcha normal, ao mesmo tempo permitindo diferentes graus de esforço por parte do paciente. Um sistema de realimentação detalhado foi então desenvolvido e utilizado com uma coleta e análise de dados baseados em computador no sentido de desenvolver diretrizes clínicas para o uso do sistema.

[0064] O objetivo específico de se aplicar um motor à máquina elíptica existente foi o de fornecer um torque externo necessário para iniciar e manter o movimento cíclico no aparelho elíptico que não poderia ser realizado por indivíduos com fraqueza ou déficits de controle motor. Um alvo de velocidade máxima de marcha controlada de 60 rpm foi definido, paralelamente controlando o torque e atendendo às restrições de espaço.

[0065] Inicialmente foi desejado conceber todas as modificações de modo que as mesmas pudessem ser feitas no interior do alojamento existente da máquina elíptica. Isto foi feito ao se reposicionar a bateria de 12 V integrada e ao se utilizar este espaço para a montagem do motor e componentes associados. Um motor escovado DC de 380-W (1/2 hp) foi escolhido para satisfazer as necessidades de um torque elevado e um espaço limitado para colocar o motor na máquina existente. Um microcontrolador Cricket que tinha ambas as entradas analógicas e digitais e um controle de velocidade (modulação de largura de pulso ou PWM) foi inicialmente almejado para uso no controle do motor. A principal tarefa do microcontrolador era ler um sinal de codificador e dois sinais analógicos de potenciômetro a fim de controlar a velocidade e manter os limites de torque. O microcontrolador Cricket foi escolhido devido à sua simplicidade. No entanto, a meia-ponte em H para o controle das velocidades sobre o microcontrolador (medição de potência e amplificação) não conseguiu trabalhar com o nível de corrente necessária por parte do motor. Sendo assim, um controlador de velocidade de motor de modulação PWM digital bidirecional inde

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32/41 pendente foi selecionado, e sua I/O (Entrada / Saída) precisou de uma mudança de microcontrolador a fim de acomodar a maior quantidade e a variedade de canais de dados. A arquitetura e a programação relativamente simples de um microcontrolador Basic Stamp II permitiram que o dispositivo fosse ligado a um decodificador de quadratura e em um bordo AD, enviando sinais de entrada ao controlador do motor e se aproveitando da entrada de um sinal de tacômetro já integrado na máquina elíptica. As experiências de laboratório usando um motor com um codificador integrado foram bem sucedidas e mostraram que o microcontrolador BS-II era capaz de ler o sinal do codificador e controlar a velocidade desejada. No entanto, uma vez que o microcontrolador estava conectado à máquina elíptica, os componentes eletrônicos integrados da máquina interferiram no sinal do codificador e impediram a correta implementação de controle sobre o microcontrolador BS-II. Deste modo, um modo analógico a fim de controlar diretamente o acionador do motor foi considerado, tal como mostrado em seguida.

[0066] O modo analógico no controlador de velocidade foi utilizado com um potenciômetro a fim de controlar o torque. Esta solução mostrou que seria possível produzir um torque a fim de ajudar o ciclo em questão na máquina, embora não tenha provido um torque suficiente para iniciar o movimento do paciente a partir de um ponto de parada total. Isso ocorreu devido às características do motor (projetado para um ótimo desempenho em alta velocidade, em vez de em condições de baixa velocidade).

[0067] A necessidade de um maior torque de partida levou a uma flexibilização das restrições de espaço, optou-se por utilizar um motor maior e um desenho de um novo alojamento para encerrar o mesmo. Sendo assim, a nova iteração de desenho envolveu um motor com uma engrenagem de 90-V com um controlador de velocidade correspondente ao fabricante. Com isto foi possível controlar bem a veloci

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33/41 dade e se prover um torque suficiente. No entanto, uma vez que a velocidade foi baixada, não se teve velocidade suficiente para atingir a meta de 60 rpm de saída, mesmo depois de mudar a relação dos diâmetros das polias utilizados para acoplar o motor à máquina elíptica. Uma velocidade máxima geral do sistema próxima a 10 rpm foi alcançada com esta engrenagem de motor. Outra limitação deste motor em particular foi a quantidade de resistência encontrada; com o controlador de velocidade desligado, a máquina foi difícil de usar em seu modo passivo, devido à caixa de engrenagem.

[0068] O motor foi, então, mudado para um motor de 3/4 hp usando o mesmo controlador de velocidade. Com este desenho foi possível controlar bem a velocidade, especialmente em altas velocidades. O ajuste dos diâmetros das polias resultou em uma velocidade máxima superior a do montante alvo de 60 rpm. Uma embreagem de inclinação de cilindro de ultrapassagem foi também adicionada de modo a permitir que o usuário conduza a máquina com mais velocidade do que a velocidade alvo dos controladores, se desejado. Esta modificação propiciou um aperfeiçoamento importante para a funcionalidade do sistema como um todo.

[0069] O sistema de polias foi projetado de modo a acoplar o motor à máquina elíptica através de seu gerador, que carrega uma bateria a fim de energizar os componentes eletrônicos integrados à máquina. As polias foram projetadas com uma fixação de parafuse de ajuste com encaixe deslizante sobre a parte externa da polia do gerador existente, e uma fixação por chaveta ao eixo do motor. Os diâmetros foram limitados devido ao espaçamento entre o motor e os eixos geométricos do eixo do gerador. Dentro desta faixa, os diâmetros foram escolhidos como 6,0 e 10,3 centímetros (acionados e de acionamento, respectivamente), a fim de atingir um valor de saída de velocidade alvo de 60 rpm.

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34/41 [0070] Um sistema de polias de correia em V foi utilizado pela primeira vez na transmissão. Esta foi uma solução de baixo custo que permitiu uma ajustabilidade através do uso de elos modulares de correia em V. O sistema ficou também indiferente a qualquer desalinhamento. No entanto, a diferença nas perdas por atrito, em comparação com os sistemas de correia plana levou à adoção de uma correia de transmissão plana. A introdução de uma correia plana usada com polias coroadas específicas personalizadas, usando os mesmos diâmetros efetivos do sistema de correia em V, que na verdade provê um torque de saída superior na avaliação clínica para as mesmas configurações de velocidade, e isso se tornou a especificação no desenho final.

[0071] A avaliação dinâmica das alterações do sistema demonstra a capacidade do sistema a fim de fazer a propulsão de uma pessoa de zero a 60 passos por minuto, ao mesmo tempo mantendo os pedais no caminho desejado. As limitações impostas incluem o peso máximo permissível do usuário na máquina elíptica original de 136,08 quilos (300 libras) sem a capacidade de oferecer nenhuma força de assistência específica ao caminho.

[0072] O equipamento SportsArt Fitness E870 utiliza uma variação interessante do mecanismo de manivela - balancim a fim de atingir uma boa biofidelidade de movimento e manter a ajustabilidade. Como em muitos aparelhos elípticos, a manivela se situa na parte traseira e é conectada às alças de pivô (balancim) por meio de um elo de engate comprido. No caso de um aparelho elíptico de manivela - balancim mais simples, os pedais se situam sobre o acoplador. Nesta variação, um elo do tipo engate adicional de fato participa em uma articulação auxiliar baseada em uma corrediça de deslocamento, com o balancim da articulação principal ancorando a articulação auxiliar. Este acoplador secundário tem um contorno curvado, e os pedais ficam sobre um

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35/41 seguidor de cilindro que se movimenta acima de uma pequena porção deste contorno curvado. Isto traz uma sintonia fina à trajetória de movimento e permite ajustes sutis aos movimentos do tornozelo durante todo o ciclo de movimento. Um volante é fixado à manivela traseira através de um conjunto de correias e polias. O sistema do aparelho elíptico inclui uma articulação secundária que ajusta o comprimento do passo (por meio da mudança no comprimento do balancim) e estende a forma do traçado do pedal com relação àquela dos desenhos de aparelhos elípticos de quatro barras mais simples. O amortecimento (portanto, a atividade) é controlado no sistema não modificado por meio de um alternador fixado ao volante. Na configuração auxiliar, a carga do alternador é mantida no seu mínimo, apenas carregando a bateria de bordo a fim de executar os componentes eletrônicos do sistema.

[0073] Um interruptor de segurança foi utilizado no sistema a fim de garantir que a potência do motor possa ser desligada rapidamente, se necessário. Inicialmente, um interruptor de design personalizado, envolvendo um par de placas de contato de mola opostas, foi desenvolvido e implementado em protótipos. Primeiramente, uma base triangular foi feita de plástico, a fim de proporcionar uma plataforma para duas tiras condutoras. As tiras foram montadas em cada lado da base triangular de tal modo que as mesmas se encontrem no vértice do triângulo. As dobras nas tiras permitiram que um cartão de plástico fosse inserido e abrisse o circuito entre as mesmas. Fios condutores foram conectados a um circuito de interrupção sobre o controlador de motor. A inserção de um pequeno cartão de plástico entre as tiras condutoras de conexão abriu o circuito e permitiu que a transmissão do motor recebesse potência. Em segundo lugar, um suporte de alumínio foi concebido e fabricado a fim de posicionar o interruptor de segurança próximo ao usuário de modo que o cartão de plástico pudesse ser usado

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36/41 em um cordão, semelhante às chaves de segurança encontradas em um equipamento de ginástica doméstico. Em terceiro lugar, uma cobertura foi rapidamente colocada em um protótipo de plástico, a fim de proteger os contatos de metal contra eventos acidentais de curto circuito. Esta cobertura era um invólucro simples em forma de caixa com uma ranhura no topo em que o cartão pode ser inserido a fim de abrir o circuito. A cobertura inclui duas abas de montagem sobre cada lado para fixação ao suporte do interruptor de segurança.

[0074] Uma característica de segurança desejável que não foi obtida por este desenho foi impedir que a máquina fosse ligada com o ajuste de velocidade bem acima de zero. Portanto, um circuito de segurança baseado em relés mais robusto de relé foi projetado, permitindo que qualquer falha no circuito de interrupção fizesse com que o circuito principal viesse a se abrir até que o potenciômetro retornasse à posição zero. Uma vez que a paralisação do sistema foi obtida por meio de um circuito aberto, ao invés vez do fechamento de um interruptor, como no desenho anterior, o desenho do cordão pode ser alterado para uma fixação magnética mais simples. Este componente magnético, quando montado, fecha o circuito, habilitando o motor. A separação do ímã fez com que o circuito do motor ligasse e desligasse a energia. O teste do interruptor de segurança mostrou que o ímã foi removido com sucesso da plataforma do interruptor de segurança com a aplicação de um nível apropriado de força de tração no cordão com uma ampla faixa de direções de arrasto.

[0075] O processo de desenho e refinamento subsequente enfatizou a avaliação do impacto do conjunto integrado de alterações sobre a capacidade de indivíduos com e sem deficiências para o treinamento em máquinas elípticas. O objetivo foi não só garantir uma usabilidade maior por pessoas com deficiências, mas também garantir que as modificações não impedissem o uso por pessoas sem deficiência. Vinte

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37/41 adultos participaram desta fase do teste. Dez apresentavam doenças crônicas ou deficiências físicas (por exemplo, acidente vascular cerebral, diabetes, esclerose múltipla, traumatismo crânio-encefálico, amputações, ou artrite), enquanto dez estavam livres de deficiência física conhecida. Todos foram capazes de caminhar de forma independente. Seis solicitaram o uso de um dispositivo de apoio (por exemplo, uma bengala, um andador, aparelhos ortopédicos para pés e tornozelos unilaterais / bilaterais). Um indivíduo usou uma prótese acima do joelho e um precisou de uma prótese tanto acima do joelho como abaixo do joelho.

[0076] Dadas as descobertas anteriores sobre a similaridade de demandas articulares e musculares durante o treinamento com a máquina elíptica SportsArt E870 àqueles que ocorreram durante uma caminhada, este aparelho elíptico foi selecionado no sentido de se modificar com o sistema totalmente integrado que incluía duas escadas, um banco, pedais modificados, grades, um monitor de frequência cardíaca para uso com uma só mão, um motor, uma polia, e o sistema de controle de velocidade e embreagem. Os participantes utilizaram tanto o sistema modificado como o não modificado e forneceram feedback com relação ao impacto das modificações. Os degraus melhoraram a capacidade de 100 % dos indivíduos com deficiência no uso do dispositivo e 60 % das pessoas sem deficiência. Da mesma forma, o sistema de pedal modificado melhorou o uso em 100 % das pessoas com deficiência, e 40 % dos não deficientes, ao mesmo tempo impediu o uso por apenas 10 % dos não deficientes. Um desenho de pedal subsequente foi desenvolvido, que permitiu um melhor ajuste dos mecanismos de cintagem da parte dianteira do pé e calcanhar a fim de acomodar de forma mais eficaz as necessidades dos diferentes usuários. O motor melhorou a capacidade de 90 % das pessoas com deficiência usar a máquina elíptica e 60 % das pessoas sem deficiência.

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Um participante com deficiência indicou que o motor impediu o uso do equipamento. As grades melhoraram a utilização em 80 % dos usuários com deficiência e em 50 % dos usuários não deficientes, enquanto que dificultaram o uso em apenas um usuário com deficiência, devido à sua circunferência abdominal. Um desenho posterior permitiu uma melhor adaptabilidade ao corrimão nas direções horizontal e vertical a fim de acomodar clientes com diferentes circunferências abdominais e alturas de corpo, respectivamente. O banco melhorou a capacidade de 70 % das pessoas com deficiência e 30 % das pessoas sem deficiência de usar as máquinas elípticas, ao mesmo tempo não impedindo o uso em nenhum caso. A necessidade de uma faixa mais ampla de alturas foi identificada durante esta fase de avaliação no sentido de acomodar as necessidades dos clientes com diferentes capacidades de força e alturas diferentes. O monitor de frequência cardíaca para uso com uma só mão beneficiou 40 % dos usuários com deficiência e 20 % dos usuários não deficientes, e, ao mesmo tempo não impediu o uso por parte nenhum usuário. O impacto selecionado do monitor de frequência cardíaca era esperado, uma vez que nem todos os participantes apresentam dificuldades em suas extremidades superiores que exigissem o uso de um monitor de frequência cardíaca para uso com apenas uma só mão.

[0077] O conjunto integrado de modificações melhorou significativamente as percepções de segurança quando foi tirada a média entre os dois grupos (VAS, antes da modificação = 7,0 versus após modificação = 8,8, p = 0,005), principalmente devido a um aumento significativo dentre antes para após modificação nas pessoas com deficiência (antes = 4,6, após = 8,3) em comparação com o ganho mínimo registrado nas pessoas sem deficiência (antes = 9,3, após = 9,4; interação p = 0,006). As modificações melhoraram significativamente a percepção de conforto quando calculadas as médias entre os grupos (VAS,

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39/41 antes da modificação = 7,1 versus após modificação = 8,5, p = 0,045). Aqueles com deficiência experimentaram um aumento significativo no conforto antes para após modificação (antes = 5,7, após = 8,6) em comparação com a diminuição mínima identificada nos indivíduos sem deficiência após a modificação (antes = 8,5, após = 8,3; interação p = 0,028). As modificações significativamente melhoraram as percepções de usabilidade quando calculadas em média entre os grupos (VAS, antes da modificação = 7,0 versus após modificação = 9,1, p = 0,010). Aqueles com deficiência perceberam um melhor aumento na usabilidade antes e após modificação (antes = 5,6, após = 9,5) em comparação com o aumento mais modesto identificado nos indivíduos sem deficiência (antes = 8,3, após = 8,9; interação p = 0,032).

[0078] Em temos coletivos, o conjunto integrado de modificações reduziu as dificuldades para as pessoas com deficiências físicas experimentavam ao tentar usar a máquina elíptica, bem como melhoraram a percepção de usabilidade por parte das pessoas sem deficiência. Esta etapa do processo de desenho reforçou que, com a implementação do sistema integrado, foi possível a um número maior de pessoas usar o dispositivo sem prejudicar o uso por parte do usuário tradicional não deficiente.

[0079] O sistema totalmente integrado foi posteriormente testado em três ambientes com mais de 30 pessoas portadoras de deficiência de modo a refinar as diretrizes de tratamento e maximizar sua funcionalidade. Em termos específicos, dez pacientes que participaram de uma reabilitação intensiva hospitalar de acidente vascular cerebral e uma jovem que se recuperava de uma lesão cerebral grave devido a ter ficado submersa em água durante 30 minutos treinaram no sistema integrado elíptico modificado. Uma rampa de acesso foi adicionada ao sistema de plataforma, uma vez que muitos dos usuários ainda não eram capazes de andar. A rampa aumentou a capacidade de os clíni

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40/41 cos ajudarem os clientes a entrar e sair do dispositivo e reduziu o risco de lesão associada à transferência de clientes com deficiência grave para o dispositivo. Além disso, as plataformas foram modificadas de modo a permitir a integração com um sistema de suporte de peso corporal comercialmente disponível, uma vez que muitos clientes não eram capazes de independentemente suportar o seu peso corporal dada a sua fragilidade profunda e déficits de equilíbrio. Além disso, uma plataforma foi adicionada à parte da frente do dispositivo a fim de permitir aos clínicos combinar suas atividades de fala e de terapia ocupacional com atividades de treinamento funcionais e cardiovasculares que já são realizadas utilizando o equipamento elíptico modificado. As oportunidades de um treinamento de dupla tarefa resultantes prepararam melhor os pacientes para os desafios do mundo real em que é preciso andar e falar.

[0080] Além disso, dez indivíduos que receberam uma terapia física ambulatorial para uma variedade de condições, incluindo hemiplegia, acidente vascular cerebral de tronco encefálico, lesão medular incompleta, esclerose múltipla, doença de Parkinson, e doenças degenerativas das articulações, participaram, cada um dos mesmos, em até 12 sessões sobre a máquina elíptica modificada. O ambiente de teste final foi em uma academia de ginástica. As máquinas de condicionamento físico incorporaram o sistema elíptico modificado e o programa terapêutico em seu treinamento de condicionamento físico para clientes com deficiências físicas resultantes de uma variedade de problemas neurológicos ou ortopédicos crônicos e/ou progressivos. O sistema modular foi facilmente adaptado de modo a acomodar as limitações de espaço ambulatorial das instalações clínicas e de condicionamento físico, além de também garantir a acessibilidade e a usabilidade por parte de indivíduos com diversas condições médicas. A resposta por parte dos médicos, educadores físicos, pacientes e clientes

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41/41 foi positiva, com um desejo de manter o dispositivo uma vez terminado o teste formal.

[0081] Em termos coletivos, essas atividades de desenvolvimento ergonômico, mecânico e eletrônico proporcionaram uma máquina de reabilitação de marcha pronta para usar, completamente acabada, com resultados clínicos demonstrados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Máquina de reabilitação e exercício (100) compreendendo:

- uma estrutura configurada de modo a ser suportada pelo chão;

- um primeiro e segundo braços de manivela, sendo que os ditos primeiro e segundo braços de manivela são operacionalmente conectados à dita estrutura e ainda operacionalmente conectados a um volante rotativo (122);

- um primeiro e segundo guidões móveis (107);

- um primeiro e segundo pedais (104);

- um conjunto de motor e polias (110), sendo que o dito conjunto de motor e polias (110) é operacionalmente conectado ao dito volante rotativo 9122) e são configurados de modo a acionar o dito volante rotativo (122), e sendo que o dito conjunto de motor e polias (110) é capaz de operar a velocidades variáveis, desta forma acionando o dito volante rotativo (122) em velocidades variáveis;

- um primeiro e segundo elos de engate (109), sendo que cada qual dentre os ditos primeiro e segundo elos de engate (109) tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, sendo que a dita primeira extremidade do dito primeiro elo de engate (109) é operacionalmente conectada ao dito primeiro braço de manivela e a dita segunda extremidade do dito primeiro elo de engate (109) é operacionalmente conectada ao dito primeiro guidão móvel (107), sendo que a dita primeira extremidade do dito segundo elo de engate (109) é operacionalmente conectada ao dito segundo braço de manivela e a dita segunda extremidade do dito segundo elo de engate (109) é operacionalmente conectada ao dito segundo guidão móvel (107), e sendo que o dito primeiro pedal (104) é operacionalmente conectado ao dito primeiro elo de engate (109) através de um acoplador secundário, e sen

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2/5 do que o dito segundo pedal (104) é operacionalmente conectado ao dito segundo elo de engate (109);

- um controlador de motor (301) com botão de velocidade (302), sendo que o dito controlador de motor (301) é operacionalmente conectado ao dito conjunto de motor e polias (110), e sendo que o dito controlador de motor (301) é capaz de controlar a velocidade variável do dito conjunto de motor e polias (110), caracterizada pelo fato de que a máquina de reabilitação e exercício (100) é configurada para suportar um usuário numa orientação vertical e, a fim de prover assistência a um usuário em passar por uma parte de sua caminhada, o motor do conjunto de motor e polias (110) é ajustado para prover uma explosão de força necessária para os elos de engate (109) através do volante rotativo (122) operativamente conectado e os primeiro e segundo braços de manivela.

2. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda uma unidade de microcontrole (119), sendo que a dita unidade de microcontrole (119) é operacionalmente conectada ao dito controlador de motor (301), e sendo que a dita unidade de microcontrole (119) é operacional no sentido de controlar o dito botão de velocidade (302) do dito controlador de motor (301).
3. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito motor do dito conjunto de motor e polias (110) inclui uma embreagem de roda livre (127), a dita embreagem de roda livre (127) permitindo o desacoplamento do conjunto de motor e polias (110) do dito volante rotativo (122).
4. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda uma plataforma (101) configurada em torno da dita estrutura, sendo que a dita

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3/5 plataforma (101) inclui, pelo menos, um degrau (101a,b), sendo que o dito pelo menos um degrau (101a,b) ajuda o usuário da dita máquina (100) a montar os pés do dito usuário sobre os ditos pedais (104).
5. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a dita plataforma (101) inclui ainda pelo menos uma área inclinada (101c), sendo que a dita pelo menos uma área inclinada (101c) ajuda o usuário da dita máquina (100) a colocar os pés do dito usuário sobre os ditos pedais (104).
6. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a dita plataforma inclui ainda corrimãos ajustáveis (103) fixados à dita plataforma (101).
7. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um banco ajustável (102) acoplado à dita máquina (100), permitindo a um usuário da dita máquina (100) sentar-se no dito banco (102) durante a utilização da dita máquina (100).
8. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por compreender ainda um dispositivo de computação (120), sendo que a dita unidade de microcontrole (119) é conectada ao dito dispositivo de computação (120) e inclui um meio para a transmissão de dados informáticos mensuráveis para o dito dispositivo de computação (120).
9. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os ditos primeiro e segundo pedais (104) incluem uma bolsa (105) e uma disposição de cinta (106) a fim de evitar o movimento espontâneo dos pés de um usuário da dita máquina (100), enquanto os pés do dito usuário se encontram sobre os ditos pedais (104).
10. Dispositivo de recuperação e exercício (100), de acordo

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4/5 com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um dispositivo de controle remoto (114) a fim de controlar remotamente a velocidade do dito motor do dito conjunto de motor e polias (110).
11. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um mecanismo de paragem (111) a fim de parar o motor do dito conjunto de motor e polias (110).
12. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os ditos primeiro e segundo guidões móveis (107) incluem punhos (112).
13. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que compreende uma unidade de microcontrole (119), onde a dita unidade de microcontrole (119) é operacionalmente conectada ao dito motor do dito conjunto de motor e polias (110), ao dito volante (122), e aos ditos punhos (112) através de uma pluralidade de sensores.
14. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a dita pluralidade de sensores inclui um meio para a transmissão de uma pluralidade de sinais elétricos à dita unidade de microcontrole (119), sendo que a dita unidade de microcontrole (119) inclui um meio para a conversão da dita pluralidade de sinais elétricos em dados informáticos mensuráveis.
15. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por compreender ainda um dispositivo de computação (120), sendo que a dita unidade de microcontrole (119) é conectada ao dito dispositivo de computação (120), e sendo que a dita pluralidade de sensores inclui um meio para a transmissão da dita pluralidade de sinais elétricos para a dita unidade de microcontrole (119), sendo que a dita unidade de microcontrole (119)

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5/5 inclui um meio para a conversão da dita pluralidade de sinais elétricos em dados informáticos mensuráveis e ainda para a transmissão dos ditos dados para o dito dispositivo de computação (120).
16. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que o dito dispositivo de computação (120) inclui ainda um programa para a decodificação dos ditos dados informáticos mensuráveis.
17. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o dito dispositivo de computação (120) inclui ainda um programa para a conversão dos dados decodificados pelo dito programa para a decodificação dos ditos dados informáticos mensuráveis em uma pluralidade de sinais elétricos de controle.
18. Máquina de reabilitação e exercício, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o dito dispositivo de computação (120) inclui ainda um meio para a transmissão para a dita unidade de microcontrole (119) da dita pluralidade de sinais elétricos de controle convertidos a partir dos ditos dados decodificados.
19. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a dita unidade de microcontrole (119) inclui ainda um processador programável.
20. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o dito processador programável inclui um programa para a decodificação dos ditos dados informáticos mensuráveis.
21. Máquina de reabilitação e exercício (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um sistema de suporte de peso corporal (115) para acomodar um usuário em uma posição vertical, em uma posição de marcha, e/ou em pé.