BR112019011076A2

BR112019011076A2 - dispositivo e método para suplementar a força muscular

Info

Publication number: BR112019011076A2
Application number: BR112019011076A
Authority: BR
Inventors: Peter Wulfsberger Jens; Weidner Robert; YAO Zhejun
Original assignee: Exoiq Gmbh
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-10-01
Also published as: CN110062612A; US20190282426A1; US11369541B2; CA3043430A1; WO2018099512A1; DE102016123153A1; EP3547969A1; JP2019535438A; AU2017368718A1; KR20190090837A

Abstract

dispositivo para suplementar a força muscular. o dispositivo compreende uma estrutura de sustentação flexível configurada para ser vestida em um corpo de um usuário durante o uso de um dispositivo e uma unidade atuadora configurada para exercer uma força de tração em um primeiro membro de tensão da estrutura de sustentação flexível para suplementar a força muscular durante o movimento de uma primeira parte de corpo. o primeiro membro de tensão se estende ao longo de uma primeira trajetória através de uma tira guia da estrutura de sustentação flexível para a unidade atuadora, a tira guia que limita uma seção da primeira trajetória em uma direção perpendicular à direção longitudinal da trajetória. o primeiro membro de tensão que é adicionalmente configurado para ser fixado à primeira parte de corpo durante o uso do dispositivo através de um primeiro membro de fixação.

Description

“DISPOSITIVO E MÉTODO PARA SUPLEMENTAR A FORÇA MUSCULAR” CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a dispositivos e métodos para sustentar força muscular. Em particular, a invenção se refere a um dispositivo e um método para sustentar os músculos da mão.

ANTECEDENTES [0002] Atividades manuais, especialmente aquelas com base nos movimentos da mão repetitivos e intensos, podem levar às doenças do sistema musculoesquelético do ser humano. Isso pode resultar em força muscular reduzida e problemas no tecido conjuntivo. Por exemplo, pessoas afetadas podem perder a habilidade de aplicar uma preensão suficiente ou ao invés disso uma força no dedo suficiente, que pode levar a problemas quando prende e manipula objetos, ou pessoas afetadas podem ser prejudicadas em sua mobilidade devido a dor de sobrecarga persistente ou sintomas de desgaste.

[0003] Em adição às ditas doenças do sistema musculoesquelético do ser humano, uma força muscular que é reduzida ou (em uma determinada situação) também muito baixa pode também ser devido ao fato de que o uso de luvas de obstrução (de proteção), baixa acessibilidade ou necessidade de prender ou manipular objetos pesados ou rígidos.

[0004] Para sustentar força muscular ou para reabilitar doenças da mão, vários dispositivos portáteis são conhecidos a partir da técnica anterior. Os documentos número US 3707963 A, EP 2436358 A1, WO 2014/033613 A2 e WO 2014/068509 A2, por exemplo, mostram dispositivos de autossustentação construído por elementos rígidos, pelos quais os movimentos de uma mão podem ser guiados e apoiados. Dispositivos desse tipo precisam idealmente ser projetados de modo que os pontos de pivô coincidam com os eixos de rotação das juntas de seres humanos. De outro modo, desvios podem levar a doenças e lesões do usuário, bem como a restrições dos movimentos de seres humanos. Para atender a essa exigência, uma estrutura rígida exige espaço adicional, o que geralmente é difícil de encontrar na área de mão.

[0005] Além disso, o documento número US 7573577 B2 revela uma luva

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2/15 ortopédica flexível que tem elementos de mola no lado dorsal da mão que sustenta a extensão dos dedos. Além disso, a luva pode ser usada para treinar a força de preensão. Os documentos número US 8029414 B2 e US 9067325 B2, por sua vez, mostram luvas que estão equipadas ou acopladas a membros de tensão e motores para intensificação da preensão, em particular para o punho de força. Esses dispositivos, dessa forma, focam principalmente na sustentação do punho de força, em particular a variante do punho de força, na qual todos os dedos e o polegar circundam o objeto. Entretanto, para o melhor conhecimento dos inventores, um dispositivo que pode sustentar a variedade de todos os possíveis movimentos de mão e preensões não é conhecido na técnica.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO [0006] Um objetivo da presente invenção é aprimorar os conceitos para sustentar os movimentos de seres humanos que são conhecidos a partir da técnica anterior.

[0007] Para essa finalidade, a presente invenção fornece um dispositivo biomimético, de acordo com a reivindicação 1, que replica a função dos músculos e do tecido conjuntivo que interage com os músculos de uma parte do corpo humano (em particular a mão), na forma de uma peça de vestuário (têxtil) utilizável junto ao corpo.

[0008] O dispositivo de sustentação de força muscular de acordo com a invenção, compreende uma estrutura de sustentação flexível que é configurada para ser vestida no corpo de um usuário durante o uso de um dispositivo e uma unidade atuadora que é configurada para exercer uma força de tração de tração em um primeiro membro de tensão da estrutura de sustentação flexível para sustentar a força muscular durante um movimento de uma primeira parte de corpo, sendo que o primeiro membro de tensão se estende ao longo de uma primeira trajetória através da tira guia da estrutura de sustentação flexível para a unidade atuadora, a tira guia que limita a seção da primeira trajetória na direção perpendicular à direção longitudinal da trajetória, o primeiro membro de tensão é configurado para ser fixado à primeira parte de corpo durante o uso do dispositivo através de um primeiro membro de fixação e uma tira guia é posicionada ao longo da direção de força de transmissão após o primeiro membro de fixação.

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3/15 [0009] A estrutura de sustentação flexível pode ser configurada para ser colocada sobre um membro, em particular sobre um ou mais dedos da mão de um usuário.

[0010] A unidade atuadora pode ser configurada para ser fixada ao usuário por um curativo ou um braço ou uma tira de perna.

[0011 ] A estrutura de sustentação flexível pode compreender uma pluralidade de membros de tensão fixados em particular sobre um lado palmar e um lado dorsal da estrutura de sustentação, sendo que os membros de tensão são guiados ao longo de diferentes trajetórias na estrutura de sustentação para a unidade atuadora e a unidade atuadora é adaptada para exercer força de tração sobre os membros de tensão.

[0012] A estrutura de sustentação flexível pode ser pelo menos parcialmente dotada de uma camada de polímero no interior e/ou no exterior.

[0013] Por exemplo, a estrutura de sustentação flexível pode compreender uma camada externa (por exemplo, uma camada de polímero) que cobre os membros de tensão.

[0014] Aqui, o termo estrutura de sustentação flexível, conforme usado ao longo da descrição e das reivindicações, deve ser entendido, em particular, como uma estrutura que inclui elementos flexíveis, por exemplo, elementos têxteis, que podem transmitir força em uma parte do corpo, como um membro, ou em seções ou partes de um membro. Devido à flexibilidade da estrutura de sustentação, a força é, em particular, não substancial mente aplicada pontual mente, mas (uniformemente) distribuída sobre uma área específica da parte do corpo. Além disso, a flexibilidade da estrutura de sustentação que permite que o usuário influencie a direção da força dentro de certos limites ou desvie de uma dada direção de força dentro de certos limites, o que permite um movimento mais natural.

[0015] Além disso, o termo unidade atuadora”, conforme usado ao longo da descrição e as reivindicações, deve ser entendido, em particular, como uma unidade que é configurado para, sob controle de sinais elétricos, aplicar uma força aos membros que são conectados à unidade atuadora. Devido à unidade atuadora poder ser fixada ao usuário durante o uso do dispositivo por meio de um curativo ou uma

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4/15 tira de braço ou perna, os membros de tensão podem, por isso, ser movidos em relação ao curativo ou em relação à faixa de braço ou perna. Devido ao movimento relativo, um movimento do membro ou partes do membro pode ser iniciado ou sustentado.

[0016] Além disso, o termo curativo, conforme usado ao longo de todo a descrição, deve ser entendido, em particular, como um elemento expansível que (durante o uso do dispositivo) é encaixado à força em torno de um braço, uma perna ou outra parte do corpo, em que, por exemplo, o elemento expansível pode tomar a forma de uma tira (isto é, uma tira de braço, uma tira de perna ou uma tira ou cinto em torno de uma parte do corpo). O curativo pode, por exemplo, ser produzido a partir de um material elástico, que é enrolado ao redor do braço ou perna, durante o uso do dispositivo em um estado expandido e é conectado à força no braço ou na perna devido à força restauradora do material elástico.

[0017] Além disso, o termo lado palmar e/ou dorsal da estrutura de sustentação”, conforme usado ao longo da descrição deve ser entendido, em particular, como uma porção da estrutura de sustentação que é adjacente ou oposta ao lado palmar/dorsal da mão. Além disso, o termo membro de tensão, conforme usado ao longo da descrição e as reivindicações, deve ser entendido, em particular, como um elemento (por exemplo, um fio, um filamento, uma corda, um cabo, uma fita ou fita de borracha) que é adaptado para transmitir uma força exercida pela unidade atuadora para um ponto de conexão. Nesse contexto, o termo trajetória, conforme usado ao longo da descrição e das reivindicações, deve ser entendido que, em particular, como uma trajetória (reta ou curvada) ao longo cujo um membro de tensão correspondente pode ser deslocado (deslizável) durante o uso do dispositivo. Aqui, o termo trajetória deve ser interpretado de forma ampla e também inclui desvios definidos perpendicularmente à direção de movimento a partir de uma linha ideal, que pode ocorrer, por exemplo, no caso de um guia com jogo e/ou guia que é produzido a partir de um material elástico.

[0018] Além disso, deve ser observado que os adjetivos como primeiro, segundo, terceiro, etc., conforme usados ao longo da descrição e das reivindicações, servem principalmente para diferenciar entre termos ou elementos

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5/15 que são chamados pelos ditos termos. Por exemplo, uma referência a um terceiro membro de tensão não significa que a invenção requer um primeiro e um segundo membro de tensão, mas serve apenas para simplificar a referência a um membro de tensão particular em relação a modalidades que incluem mais de um membro de tensão. Além disso, os adjetivos como “primeiro”, “segundo”, “terceiro”, etc., conforme usados ao longo da descrição e das reivindicações, não devem necessariamente ser interpretados como uma referência a recursos diferentes, devido às modalidades que podem existir em diferentes funções podem ser realizadas por diferentes recursos (idênticos) ou por um único recurso.

[0019] Preferencialmente, a estrutura de sustentação flexível é formada como uma luva, em que o um ou mais dedos da mão do usuário são envolvidos por uma ou mais bainhas da luva.

[0020] Aqui, o termo luva, conforme usado ao longo da descrição e das reivindicações, deve ser entendido, em particular, como uma peça de vestuário têxtil, que envolve um ou mais dedos da mão do usuário, o metacarpo, e muitas vezes também o carpo, em que o termo envolvido deve ser interpretado de forma ampla e deve incluir luvas com uma ou mais aberturas, por exemplo, para ventilação. Além disso, para além de uma luva elástica que (no estado expandido) encaixa à força o ou os dedos e o carpo da mão durante o uso, é prevista uma luva que encaixa à força durante o uso, no estado expandido, apenas certas porções de um ou mais dedos e do carpo.

[0021] Preferencialmente, cada membro de tensão é preso a um laço em forma de fita da estrutura de sustentação flexível, em que pelo menos um laço da estrutura de sustentação flexível é configurado para enrolar em torno de um osso de dedo da mão e pelo menos um laço da estrutura de sustentação flexível é adaptada para fazer um laço ao redor de ossos metacarpo da mão.

[0022] Exercendo-se uma força de tração em um membro de tensão pela unidade atuadora, o laço conectado ao membro de tensão pode ser puxado na direção da trajetória ou na direção da seção de trajetória, em direção a unidade atuadora. Como resultado, o osso do dedo com o laço em torno dele é flexionado se a trajetória se estender ao longo do lado palmar e estendido se a trajetória se

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6/15 estender ao longo do lado dorsal da mão, ou se o carpo em torno se tornar mais fortemente arqueado.

[0023] Preferencialmente, o número de laços da estrutura de sustentação flexível é configurado para fazer laço ao redor de um único dedo é maior ou igual ao número de ossos do dedo (falanges) do dito único dedo.

[0024] Isso permite abordar cada osso de dedo individualmente e, assim, permite sustentar movimentos complexos da mão. Por exemplo, pelo menos um laço pode ser proporcionado por osso de dedo de um dedo, em que, durante o uso do dispositivo, o laço passa em torno do dito osso do dedo na sua extremidade distai ou dentro de uma região na extremidade distai.

[0025] O pelo menos um laço da estrutura de sustentação flexível que é configurada para passar ao redor dos ossos de metacarpo é, de preferência, configurado adicionalmente para se estender ao longo de uma crista muscular no lado palmar de um metacarpo, no polegar e o dedo mínimo.

[0026] Dessa forma, o metacarpo envolvido pode, por exemplo, ser sustentado em relação ao punho de força, guiando-se o osso metacarpo do polegar em direção à palma.

[0027] Preferencialmente, os membros de tensão são guiados através de laços da estrutura de sustentação flexível.

[0028] Isso permite uma guia plana próxima ao corpo, que atinge um movimento definido das falanges individuais em relação umas às outras.

[0029] Preferencialmente, a unidade atuadora compreende uma pluralidade de unidades de tensão, que compreende, em particular, elementos que são produzidos a partir de uma liga com memória de formato.

[0030] Nesse sentido, o termo liga com memória de formato, conforme usado ao longo da descrição e as reivindicações, deve ser entendido, em particular, como uma liga que, no estado sólido, faz transições em um formato particular quando parâmetros de formato físico alteram (por exemplo, aquecendo-se) e, dessa forma, pode ser usado para executar o trabalho.

[0031] Os elementos produzidos a partir de uma liga com memória de formato são, de preferência, helicoidais.

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7/15 [0032] Com uso de elementos do tipo mola produzidos a partir de uma liga com memória de formato, é possível executar uma conexão elástica dos membros de tensão para a unidade atuadora e manter a unidade atuadora compacta.

[0033] Preferencialmente, a estrutura de sustentação flexível compreende uma porção de braço configurada para ser colocada sobre o antebraço de um usuário, e uma direção de arrastamento a unidade atuadora se estende ao longo do antebraço. [0034] Isso permite que a unidade atuadora possa ser fixada de forma flexível e adaptável, que evita que os movimentos da mão sejam obstruídos pela unidade atuadora ou evita que a parte que circunda a mão do dispositivo obstrua ou iniba o acesso ou a manipulação de objetos que são de difícil acesso.

[0035] Preferencialmente, a primeira trajetória é configurada para passar através de uma junta do corpo, que conecta um osso da primeira parte de corpo a um osso de uma segunda parte de corpo.

[0036] Isso permite a sustentação, pela força de tração, flexão, extensão, abdução, adução ou rotação da junta.

[0037] Preferencialmente, a primeira trajetória que é configurada para se estender, pelo menos em seções, em paralelo ao tendão e/ou um músculo do corpo que permite aplicar uma força muscular voluntária na primeira parte de corpo.

[0038] Isso permite uma sustentação de força muscular adaptada aos movimentos naturais.

[0039] O primeiro membro de tensão é, de preferência, um primeiro membro de fixação (por exemplo, um laço) que é configurado para envolver total ou parcialmente a primeira parte do corpo durante o uso do dispositivo.

[0040] Isso reduz a dependência da transmissão de força na posição da primeira parte do corpo.

[0041 ] Preferencialmente, o dispositivo compreende adicionalmente um segundo membro de tensão que é guiado ao longo de uma segunda trajetória através da unidade atuadora e é configurado para ser fixado à primeira parte de corpo, durante o uso do dispositivo, pelo primeiro membro de fixação.

[0042] Isso expande as possibilidades com relação à direção (ou direções) de movimento sustentado em relação à primeira parte do corpo.

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8/15 [0043] Preferencialmente, a unidade atuadora é configurada para exercer uma força de tração mutuamente independente do primeiro membro de tensão e do segundo membro de tensão.

[0044] Como resultado, movimentos antagônicos da primeira parte do corpo podem ser sustentados.

[0045] Preferencialmente, o dispositivo compreende adicionalmente um terceiro membro de tensão que é guiado ao longo de uma terceira trajetória para a unidade atuadora e é configurado para ser fixado a uma terceira parte de corpo durante o uso do dispositivo, em que um terceiro membro de fixação do terceiro membro de tensão é formado como a tira guia.

[0046] Isso permite reduzir a complexidade da estrutura de sustentação.

[0047] Preferencialmente, a tira guia é configurada para envolver a/uma segunda parte de corpo.

[0048] A tira guia e o membro de fixação (ou membros de fixação) podem, por exemplo, serem produzidos a partir de um material flexível ou uma combinação de materiais, que são flexíveis na direção perpendicular à direção de tração, mas substancialmente inelásticos na direção de arrastamento na vista das forças de tração esperadas.

[0049] Preferencialmente, a estrutura de sustentação flexível é configurada para ser vestida sobre a pele ou sobre uma peça de vestuário durante o uso do dispositivo e é dotada de uma camada de polímero.

[0050] Por exemplo, a tira guia pode ser dotada de uma camada de silicone resistente ao deslize.

[0051] Preferencialmente, o primeiro membro de fixação é configurado para ser vestida sobre a pele ou sobre uma peça de vestuário durante o uso do dispositivo, e é dotado de uma camada de polímero.

[0052] Por exemplo, o membro de fixação pode ser dotado de uma camada de silicone resistente ao deslize.

[0053] Preferencialmente, uma tira guia tem um canal e o primeiro membro de tensão passa através do canal.

[0054] Como resultado, o contato entre o membro de tensão e a pele pode ser

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9/15 evitado.

[0055] Preferencialmente, o dispositivo compreende adicionalmente um sistema de controle com uma unidade de sensor, em que o sistema de controle é configurado para controlar a primeira força de tração.

[0056] Preferencialmente, a unidade de sensor compreende sensores para detectar uma força, um movimento, uma extensão, uma flexão, uma atividade muscular, uma frequência de pulso e/ou taxa metabólica.

[0057] Preferencialmente, o sistema de controle é configurado para minimizar os custos de energia do usuário embora use o dispositivo.

[0058] Preferencialmente, a unidade atuadora compreende um elemento em formato de espiral de liga com memória de formato para que o membro de tensão seja fixado.

[0059] No entanto, a unidade atuadora pode compreender um motor elétrico, um atuador pneumático ou hidráulico ou músculos artificiais produzidos a partir de fibras de polímero ou nanotubos de carbono.

[0060] Preferencialmente, a estrutura de sustentação flexível é formada em pelo menos uma parte de uma peça de vestuário têxtil.

[0061] Por exemplo, a estrutura de sustentação flexível pode compreender uma manga, um colete, calça, uma perna de calça, meias ou uma meia. Além disso, a tira guia e/ou os membros de fixação podem ser incorporados na peça de vestuário têxtil. [0062] Preferencialmente, o dispositivo é fixado ao corpo de uma pessoa, movimentos voluntários e a mão são monitorados e forças de tração são exercidas sobre os membros de tensão com base nos movimentos voluntários monitorados.

[0063] Isso permite sustentação de uma variedade de movimentos da mão de uma pessoa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0064] A invenção será explicada em mais detalhes na descrição detalhada a seguir, com base nas modalidades exemplificativas, sendo que é feita referência aos desenhos anexos em que:

A Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma modalidade exemplificativa de um dispositivo, de acordo com a invenção;

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A Figura 2 mostra uma vista esquemática de uma modalidade exemplificativa de um membro de tração;

A Figura 3 mostra uma vista esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma porção da estrutura de sustentação flexível;

A Figura 4 mostra uma vista esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma estrutura de sustentação flexível de outro dispositivo, de acordo com a invenção;

A Figura 5 mostra uma vista esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma estrutura de sustentação flexível de ainda outro dispositivo, de acordo com a invenção;

A Figura 6 mostra um método para sustentar força muscular; e

A Figura 7 mostra outro método para sustentar força muscular.

[0065] Nos desenhos, os mesmos elementos e de funcionalmente similar são projetados pelos mesmos números de referência.

MODO (OU MODOS) PARA EXECUTAR A INVENÇÃO [0066] A Figura 1 mostra uma vista esquemática do lado palmar (esquerdo) e uma vista esquemática do lado dorsal (direito) de um dispositivo 10 para sustentar força muscular. O dispositivo 10 compreende uma estrutura de sustentação flexível 12 na forma de uma luva de dedo e um curativo de antebraço 14 que é conectada à estrutura de sustentação 12. Uma unidade atuadora 16 é fixada ao curativo de antebraço 14 é com uma pluralidade de unidades de tensão 18. Conforme mostrado na Figura 2, as unidades de tensão 18 podem compreender uma pluralidade de elementos helicoidais 18a produzidos a partir de uma liga com memória de formato, o comprimento dos quais pode ser reduzido por meio de um sinal de controle de um controlador (não mostrado). Deve ser observado, no entanto, que em relação às unidades de tensão de 18, a invenção não é limitada aos elementos helicoidais 18a produzidos a partir de uma liga com memória; em vez disso, as forças de tração exigidas podem ser geradas por músculos artificiais arbitrários (por exemplo, por músculos artificiais produzidos a partir de fibras de plástico torcido ou nanotubos de carbono) ou através de motores elétricos.

[0067] Conforme mostrado na Figura 1, as unidades de tração 18 são conectadas

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11/15 na sua extremidade proximal ao curativo do antebraço 14 e na sua extremidade distai a uma pluralidade de membros de tensão 20, que são representados ao longo das suas trajetórias parcialmente por linhas sólidas e parcialmente por linhas tracejadas (para uma questão de clareza). Os membros de tensão 20 são formados como fios ou cordas (monofilamento), sendo que a extremidade distai de cada um é fixada a um membro de fixação que é formado como um laço em formato de fita 22. Os laços em formato de fita 22 são integrados/incorporados na luva de dedo, de modo que o deslizamento dos laços 22 na direção distal ou proximal é (substancialmente) evitado. Deslocando-se os membros de tensão 20, os laços 22 se apertam em torno dos ossos dos dedos e exercem uma força nos ossos dos dedos. Em relação a isso, deve ser notado que a força exercida nos ossos dos dedos pelas porções dos laços 22 opostas aos membros de tensão 20.

[0068] Para este fim, os laços 22 são, de preferência, flexíveis perpendiculares à direção de arrastamento, mas, no entanto, (substancialmente) não são extensíveis. Dessa forma, os laços 22 que apertam em torno dos ossos dos dedos adaptam-se ao formato do dedo do usuário sem prejudicar a transmissão das forças de tração. Além disso, conforme mostrado na Figura 1, um membro de arrastamento 20 em um lado palmar e outro em um lado dorsal de uma mão podem ser conectados em pares e deslocados um em relação ao outro, com um laço 22, de modo que é possível sustentar um movimento em diferentes direções e, em particular, sustentar a flexão e extensão dos ossos da mão.

[0069] Conforme mostrado na Figura 1, as trajetórias dos elementos de tensão 20a, 20b e 20c no lado palmar se estendem ao longo das linhas médias do dedo indicador, do dedo médio, do dedo anelar e do dedo mínimo, e estão adaptados para flexionar o respectivo dedo. As trajetórias dos membros de tensão 20a são derivadas das trajetórias dos tendões do músculo flexor profundo dos dedos (FDP) e são direcionadas a sustentar diretamente a flexão das falanges distais e indiretamente sustentar a flexão das falanges intermediárias e das falanges proximais. As trajetórias dos membros de tensão 20b são derivadas das trajetórias dos tendões do músculo flexor superficial dos dedos (FDS) e são direcionadas a sustentar diretamente a flexão das falanges intermediárias e indiretamente sustentar a flexão

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12/15 das falanges proximais. As trajetórias de membros de tensão 20c são derivadas a partir das trajetórias dos tendões do Mm. Interósseos (IOS) são direcionados a sustentar a flexão das falanges proximais.

[0070] A flexão e a oposição do polegar podem ser sustentadas pelos membros de tensão 20d e 20e enquanto o membro de tensão 20f sustenta a abdução do polegar. Enquanto as trajetórias dos membros de tensão 20a-20c se estendem ao longo da linha média dos dedos, as trajetórias dos membros de tensão 20d a 20f não se estendem ao longo da linha média do polegar, mas deslocados da linha média ao longo da palma da mão até o pulso. Essa trajetória melhora o fluxo de potência no que diz respeito aos elementos de tensão 20d a 20f e permite uma orientação exata de sustentação de força do osso de metacarpo do polegar.

[0071] A extensão das falanges do dedo indicador, do dedo médio, do dedo anelar e do dedo mínimo pode ser sustentada pelos membros de tensão 20g e 20h. Conforme mostrado na Figura 1, os membros de tensão 20g e 20h se dividem no nível das extremidades distais dos ossos do metacarpo, respectivamente, em dois cordões que são deslocados da linha média das falanges. Isso melhora o conforto de uso. Adicionalmente, o membro de tensão 20i sustenta a extensão e posicionamento do polegar em repouso.

[0072] Os membros de tensão 20j, 20k, 20I e 20m são direcionados aos movimentos do pulso e configurados para serem acionados, isto é, carregados com uma força ou tensionados, independentemente dos membros de tensão 20a a 20i, que atuam diretamente sobre as falanges. Os membros de tensão 20j e 20k sustentam a flexão da palma, enquanto os membros de tensão 20I e 20m sustentam a extensão da palma. A abdução e adução da palma podem ser sustentadas pelos membros de tensão 20j e 20I e pelos membros de tensão 20k e 20m, respectivamente. Por um carregamento coordenado dos membros de tensão 20j a 20I com força, o alinhamento do pulso também pode ser sustentado.

[0073] A Figura 3 mostra uma modalidade exemplificativa de uma guia de um membro de tensão 20 ao longo de um lado interior da estrutura de sustentação flexível 12. As tiras-guia em formato de fita 24 são dotadas de elementos de guia na forma de canais 24a, através dos quais os elementos de tensão 20 se estendem. Em

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13/15 alternativa, o elemento de tensão 20 pode também ser guiado entre o braço superior e o antebraço, respectivamente, e a tira guia 24 através da tira guia 24. Os canais 24a delimitam a trajetória dos elementos de tensão 20 transversalmente à direção de deslocamento e formam assim uma guia que guia, de modo deslizante, os elementos de tensão 20 ao longo de trajetórias definidas. Conforme mostrado na Figura 3, os canais curvados 24a podem ser proporcionados em adição ou em vez de canais retilíneos 24a. Além disso, para proteger a pele humana, pode ser proporcionada uma camada protetora contínua (têxtil) entre os membros de tensão 20 e a superfície da pele, de modo que é evitado um contato direto entre os membros de tensão 20 e a pele.

[0074] Além disso, conforme mostrado na Figura 1, os laços 22 que servem como tiras guia 24 podem não somente ser fornecidas nas extremidades distais das falanges para flexionar os dedos, mas também nas extremidades proximais das falanges, por exemplo, nas extremidades proximais das falanges proximais, para proporcionar uma orientação definida dos membros de tensão 20 que está perto do corpo mesmo quando as falanges estão flexionadas.

[0075] A Figura 4 mostra uma vista esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma estrutura de sustentação flexível 12 e um dispositivo 10, de acordo com a invenção, para sustentar o movimento (em particular a flexão) de um antebraço do usuário. Conforme mostrado na Figura 4, a estrutura de sustentação flexível 12 compreende um elemento de tensão 20 com um elemento de fixação na forma de um laço 22 que circunda o antebraço de um usuário. O elemento de tensão 20 é guiado através dos canais 24a das tiras guia 24 que envolvem o antebraço e a parte superior do braço, que efetuam uma orientação próxima do corpo do membro de tensão 20, mesmo quando o antebraço está dobrado. Em alternativa, o elemento de tensão 20 pode também ser guiado entre o braço superior e o antebraço, respectivamente, e a tira guia 24 através da tira guia 24.

[0076] A Figura 5 mostra uma vista esquemática de uma modalidade exemplificativa de uma estrutura de sustentação flexível 12 e um dispositivo 10, de acordo com a invenção, para sustentar o movimento das pernas e do tronco do usuário. Conforme mostrado na Figura 5, a estrutura de sustentação flexível 12

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14/15 compreende membros de tensão 20 que compreendem elementos de fixação na forma de um laço 22 que circunda as pernas inferiores de um usuário. Os elementos de tensão 20 são guiados através das tiras guia 24 que envolvem as coxas, as quais efetuam uma orientação próxima do corpo dos membros de tensão 24 mesmo quando as pernas inferiores são flexionadas. Além disso, a estrutura de sustentação flexível 12 compreende membros de tensão 20 que envolvem o corpo superior e o corpo inferior do usuário e pelos quais a extensão da coluna pode ser sustentada. [0077] A Figura 6 descreve o uso do dispositivo de sustentação 10 em um método de sustentação de força muscular. Depois de colocar 28, o dispositivo 10 em movimentos voluntários de uma parte do corpo, como, por exemplo, a mão, são monitorados por sensores eletromiográficos (EMG) ou sensores de força 30. Se um movimento voluntário é detectado ou um valor de força detectado excede um limite predeterminado, podem ser exercidas forças de tração 32 em alguns dos membros de tensão 20 para sustentar a musculatura, isto é, para reduzir a força a ser fornecida pelo sistema muscular em um dado situação, fornecendo-se através do dispositivo

10.

[0078] A Figura 7 descreve o uso do dispositivo de sustentação 10 em outro método de sustentação de força muscular. Depois de colocar, o dispositivo 10 em movimentos voluntários de uma parte do corpo, como, por exemplo, a mão, são monitorados por sensores eletromiográficos (EMG) ou sensores de força. Se um movimento voluntário é detectado ou um valor de força detectado excede um limite predeterminado, podem ser exercidas forças de tração em alguns dos membros de tensão 20 para sustentar a musculatura, isto é, para reduzir a força a ser fornecida pelo sistema muscular em um dado situação, fornecendo-se através do dispositivo 10. As forças de tração a serem aplicadas pelo dispositivo 10 a uma parte dos membros de tensão 20 são determinadas com base em uma estratégia de controle que é otimizada até os custos de energia do usuário, isto é, a soma da energia a ser fornecida pelo usuário em um determinado horizonte de tempo, são mínimos.

[0079] O dispositivo 10 mostrado é, dessa forma, projetado como um sistema de sustentação portátil que sustenta ou alivia os músculos correspondentes do usuário. Neste contexto, deve ser notado, no entanto, que o dispositivo 10 mostrado

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15/15 (modificado de acordo com as condições anatômicas variáveis) pode ser usado para sustentar todas as partes do corpo, como os braços, as pernas, os pés ou mesmo as costas, em que a função dos músculos humanos e do tecido conjuntivo cooperante é adequadamente replicada pelo dispositivo 10.

[0080] A replicação, pelo dispositivo 10, da função dos músculos humanos, bem como do tecido conjuntivo que coopera com o mesmo, conforme descrito exemplificativamente em relação às Figuras 1 a 7, conseguido pela cooperação da unidade atuadora 16, os membros de tensão 20 e as tiras guia 24. A unidade atuadoral 6 pode ser direta ou indiretamente conectada aos membros de tensão 20 e projetada de modo que os membros de tensão 20 e a unidade atuadora 16 possam ser independentemente adicionados à estrutura de sustentação flexível 12 ou, de um modo independente, fixada à manga do antebraço 14, enquanto coloca 28 o dispositivo 10.

LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS dispositivo estrutura de sustentação manga unidade atuadora unidade de tensão

18a elemento membro de tensão membro/laço de fixação tira guia

24a canal junta a 32 etapas de processo

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de sustentação de força muscular (10) caracterizado pelo fato de que compreende:

uma estrutura de sustentação flexível (12) configurada para ser vestida em um corpo de um usuário durante o uso do dispositivo (10); e uma unidade atuadora (16) configurada para exercer uma força de tração sobre um membro de tensão (20) da estrutura de sustentação flexível (12) para sustentar a força muscular durante um movimento da primeira parte de corpo; em que o primeiro membro de tensão (20) se estende ao longo de uma primeira trajetória, através de uma tira guia (24) do membro de sustentação flexível (12) para a unidade atuadora (16), a tira guia (24) que limita uma seção da primeira trajetória em uma direção perpendicular para a uma direção longitudinal da trajetória;

o primeiro membro de tensão (20) é configurado para ser fixado à primeira parte de corpo durante o uso do dispositivo (10) por um primeiro membro de fixação (22); e a tira guia (24) é posicionada ao longo da direção de transmissão de força após o primeiro membro de fixação (22).
2. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira trajetória é configurada para passar através de uma junta do corpo, que conecta um osso da primeira parte de corpo a um osso de uma segunda parte de corpo.
3. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira trajetória que é configurada para operar, pelo menos em seções, paralela ao tendão e/ou um músculo do corpo que permite aplicar uma força muscular voluntária na primeira parte de corpo.
4. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de tensão (20) inclui um primeiro membro de fixação (22), que é configurado para circundar parcial ou completamente a primeira parte de corpo durante o uso do dispositivo (10).

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2/3
5. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

um segundo membro de tensão (20) guiado ao longo de uma segunda trajetória para a unidade atuadora (16) e configurado para ser fixado à primeira parte de corpo durante o uso do dispositivo (10) pelo primeiro membro de fixação (22).
6. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a unidade atuadora (16) é configurada para exercer uma força de tração mutuamente independente no primeiro membro de tensão (20) e no segundo membro de tensão (20).
7. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

um terceiro membro de tensão (20) guiado ao longo de uma terceira trajetória para a unidade atuadora (16) e configurado para ser fixado a uma terceira parte de corpo durante o uso do dispositivo (10), em que um terceiro membro de fixação (22) do terceiro membro de tensão (20) é formado como a tira guia (24).
8. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a tira guia (24) é configurada para circundar uma/a segunda parte de corpo.
9. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a tira guia (24) tem um canal e o primeiro membro de tensão (18) passa através do canal.
10. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

um sistema de controle com uma unidade de sensor, em que o sistema de controle é configurado para controlar a primeira força de tração; e o sistema de controle é configurado para minimizar os custos de energia do usuário embora use o dispositivo (10).
11. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de sensor compreende

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3/3 sensores para detectar uma força, um movimento, uma extensão, uma flexão, uma atividade muscular, uma frequência de pulso e/ou taxa metabólica.
12. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a unidade atuadora compreende um elemento helicoidal (18a) produzido a partir de uma liga com memória de formato, para que o membro de tensão (20) seja fixado.
13. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a estrutura de sustentação flexível (12) é formada em pelo menos uma parte de uma peça de vestuário têxtil.
14. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a estrutura de sustentação flexível (12) é pelo menos parcialmente dotada de uma camada de polímero no interior e/ou no exterior.
15. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 e 14, caracterizado pelo fato de que a estrutura de sustentação flexível (12) é formada como uma luva e uma ou mais bainhas de luva são configuradas para circundar um ou mais dedos da mão do usuário.
16. Dispositivo de sustentação de força muscular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a estrutura de sustentação flexível (12) compreende uma porção de braço configurada para ser colocada sobre o antebraço de um usuário, e uma direção de arrastamento a unidade atuadora (16) se estende ao longo do antebraço.
17. Método para sustentar força muscular caracterizado pelo fato de que compreende:

colocar em (28) um dispositivo (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16;

monitorar (30) movimentos voluntários; e aplicar (32) uma força de tração ao primeiro membro de tensão (20) com base nos movimentos voluntários monitorados.