BR202015000603Y1 - disposição construtiva introduzida em degrau ergométrico portátil com registrador de desempenho e software - Google Patents

Abstract

resumo “disposição construtiva introduzida em degrau ergométrico portátil com registrador de desempenho e software” o degrau ergométrico portátil com barras laterais e software acoplado com o contador de passos (hardware) trata-se de instrumento portátil constituído de uma base de etileno acetato de vinila (eva) com 80 cm de largura, 30 cm de profundidade e 30 cm de altura (no máximo) com orifícios na parte superior onde se encaixam duas barras laterais para apoio dos usuários. o degrau pode ter outras três alturas alternativas 15, 20, 25 e 30 cm por meio do uso de placas de eva de cores diferentes, com a porção anterior chanfrada para redução de risco de o usuário tropeçar, que são encaixadas na base por meio de sistema “chave-fechadura” para diminuir riscos de deslizamento das mesmas durante o exercício. tais placas podem ser colocadas uma a uma, dependendo do protocolo de exercício aplicado, de acordo com as alturas de degrau mais descritas na literatura. haverá ainda um conjunto de células de carga/ strain gages que identificará a descarga de peso de cada membro inferior isoladamente e será acoplado na porção superior do degrau. em uma das faces laterais da base do degrau há quatro rodízios para a portabilidade. nessa situação, as alças de apoio lateral são removidas e fixadas nas faces anterior e posterior da base, facilitando o transporte. na face superior contralateral da base do degrau há um visor em led que registra o desempenho do paciente avaliado por meio de dois sensores de presença fixados na porção superior que identificam o número de vezes que o usuário subiu no degrau. esse sistema conta com um disparador luminoso e sonoro para identificação do início do teste e há a possibilidade do avaliador inserir o tipo de protocolo de degrau que realizará (autocadenciado ou externamente cadenciado). além disso, os sensores ainda identificam o tempo total do teste, tempo de subida e de descida (ms), tempo total/ciclo, número de subidas e descidas/min. tais informações são registradas em um hardware e descarregadas em um computador por meio de uma entrada/saída usb. os dados são analisados por meio de um software específico criado para esse fim capaz de comportar dados do avaliador, do usuário e gerar um relatório de desempenho contendo, além dos dados obtidos pela integração sensores de presença e de descarga de peso de cada membro inferior, outras variáveis do paciente poderão ser obtidas por meio de cálculos no software como: 1) vo2max (ml.min-1.kg-1) = whor + wvert; whor = 0,35 x degraus min-1, wvert = a*degraus min-1*altura do degrau (m). 1/2

Description

“DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM DEGRAU ERGOMÉTRICO PORTÁTIL COM REGISTRADOR DE DESEMPENHO E SOFTWARE

CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] O degrau ergométrico portátil com barras laterais e software acoplado com o contador de passos (hardware) trata-se de instrumento portátil constituído de uma base de etileno acetato de vinila (EVA) com 80 cm de largura, 30 cm de profundidade e 30 cm de altura (no máximo) com orifícios na parte superior onde se encaixam duas barras laterais para apoio dos usuários. O degrau pode ter outras três alturas alternativas 15, 20, 25 e 30 cm por meio do uso de placas de EVA de cores diferentes, com a porção anterior chanfrada para redução de risco de o usuário tropeçar, que são encaixadas na base por meio de sistema “chave-fechadura” para diminuir riscos de deslizamento das mesmas durante o exercício. Tais placas podem ser colocadas uma a uma, dependendo do protocolo de exercício aplicado, de acordo com os mais descritos na literatura. Na porção superior da última placa adicionada, será acoplado um conjunto de células de carga/ strain gages para avaliação da descarga de peso de cada um dos membros inferiores do usuário. O software acoplado ao produto tem funcionalidades para gerenciamento de pacientes, visitas e protocolos de atendimento. Os dados coletados pelo degrau são processados pelo software gerando relatórios após o processamento dos dados.

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FUNDAMENTOS DO MODELO

[002] Na fase de idealização do protótipo, foi utilizado um banco portátil de madeira com 60cm de largura, 40cm de profundidade e 15cm de altura, sem apoio para mãos do usuário. Ele é revestido com uma placa de etileno acetato de vinila (EVA) para reduzir o risco de deslizamento durante a atividade de subir e descer o degrau. Na porção inferior das laterais há pequenas placas de EVA para evitar o deslizamento do equipamento no chão durante a realização do exercício de subir e descer o degrau.

[003] Para identificar o desempenho do usuário, o equipamento comporta um sistema com dois sensores de presença na porção superior das laterais (um à direita e outro à esquerda) que identificam quando o usuário sobe no degrau. Esses sensores são interligados com um visor digital que fica na face lateral do degrau e possibilita ao avaliador acompanhar o desempenho do usuário uma vez que o número no visor registra o número de vezes que ele sobe no degrau ao longo do exercício.

[004] O sistema elétrico que faz o registro fica acomodado na região interna do degrau, apoiado na face lateral interna do equipamento. O sistema é alimentado por bateria que pode ser carregada na rede elétrica por meio de uma fonte de energia bivolt.

[005] Na face contra-lateral ao sistema digital, há uma abertura para facilitar a pega do objeto durante o transporte do mesmo.

[006] Após a aplicação desse protótipo em população

3/27 de 20 a 45 anos de peso normal e apresentando obesidade, aplicando protocolo de exercício de subida e descida no degrau com cadência livre de seis minutos, percebemos algumas necessidades como: material mais leve para permitir portabilidade; superfície anti-derrapante na base inteira do degrau para melhorar a segurança; maior largura do degrau devido a usuários com maior circunferência de quadril e consequente deslocamento do centro de gravidade; apoio para as mãos para usuários com déficit de equilíbrio; hardware capaz de permitir inclusão de diferentes protocolos de exercício para avaliação física e registro de dados de desempenho; além de software para tratamento dos dados registrados e seguimento da evolução do avaliado por meio de relatórios de desempenho físico.

[007] Dessa forma, um novo protótipo foi elaborado para suprir as necessidades levantadas a partir do protótipo anterior.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[008] O atual estado da técnica no que diz respeito a equipamentos que realizam a avaliação de capacidade de execução de atividade física abrange modelos como esteiras rolante e bicicletas ergométricas, além de degraus (steps). Os dois primeiros aparecem com alto grau de evolução tecnológica e diversidade de materiais, modelos e funções. O último, a partir das buscas realizadas, não apresenta o mesmo grau de evolução, ficando restrito a soluções de baixo custo e adaptações para uso laboratorial ou mesmo em academias de ginástica e centros de reabilitação. Os modelos de degrau,

4/27 portanto, não apresentam sistemas de aquisição e tratamento de sinais obtidos durante seu uso e apresentam pouca segurança.

[009] Pela busca de anterioridade, foram encontrados quatro patentes que demonstram o estado atual da técnica. A primeira delas é brasileira (número PI 9301865, classificação A63B 23/00) e intitulada “Plataforma para prática de exercícios”. Esse produto foi criado com o objetivo de ser utilizado para exercícios de aquecimento, alongamento e flexibilidade diferentemente de nossa proposta que é realizar exercícios de subir e descer o degrau, de forma a avaliar a capacidade física do indivíduo e/ou propor exercício de treinamento funcional. Ambos apresentam materiais antideslizantes para aumentar a segurança do usuário e sistema de encaixe para aumento da altura da plataforma. O nosso produto adiciona a vantagem das barras laterais removíveis para suporte do usuário, caso este sinta necessidade. No entanto, a patente anterior não apresenta qualquer sistema de aquisição de desempenho e tratamento desses dados com software específico, como na nossa proposta.

[0010] A segunda, também brasileira (número MU 8301951-0, classificação A63B 23/04), é intitulada “Disposição introduzida em simulador de degrau”. Esse produto tem por objetivo garantir estabilização total no momento do degrau receber os esforços dos usuários. Essa preocupação também esteve presente na configuração de nosso produto ao optarmos pelo esquema de encaixe “chave-fechadura” das plataformas que aliam altura ao degrau. A superfície inferior

5/27 antiderrapante está presente nos dois produtos. Ainda no quesito segurança, o nosso produto conta com barras laterais removíveis para suporte do usuário, caso este sinta necessidade. Porém, em nossa proposta, houve ainda a preocupação com a leveza do material utilizado na confecção do produto (EVA) para conferir portabilidade, sendo que o outro produto é feito de peças injetadas em plástico rígido. Além disso, essa patente anterior não apresenta qualquer sistema de aquisição de desempenho e tratamento desses dados com software específico, como na nossa proposta.

[0011] A terceira é japonesa (número 2008104701, classificação A63B 23/04) e é intitulada “Máquina para treinar membros inferiores”. Esse modelo possui barras laterais como o nosso produto, porém elas servem para apoio durante o exercício de depositar o peso em um membro inferior de forma a “apertar a plataforma unipodal” e alternar com o lado contralateral em uma plataforma independente ipsilateral. A força realizada é identificada e então, ao terminar o movimento, uma luz se acende indicando que é possível alternar o lado. Há uma plataforma de força em cada uma das plataformas abaixo de cada membro inferior com o objetivo de identificar o final da força exercida para o motor iniciar a subida da plataforma contralateral. A plataforma de força de nosso produto tem objetivo diferente: ela detecta se há diferença ou não da força exercida por cada membro inferior no movimento de subida e descida no degrau, item importante para avaliar e treinar usuários que apresentem lesão nervosa ou musculoesquelética unilateral,

6/27 por exemplo. Em nosso produto, há duas plataformas independentes, que ficam no mesmo plano, com possibilidade de registro da distribuição de peso de cada membro inferior independente. O movimento a ser realizado é de subir e descer na plataforma (ou degrau), sendo que o movimento parte do solo em direção ao degrau e deste, em direção ao solo. Portanto, há um deslocamento vertical e horizontal no exercício proposto. O software embarcado ao produto fará o cálculo do trabalho realizado pelo usuário baseado também nesses deslocamentos.

[0012] A quarta e quinta patentes são norteamericanas. A primeira delas é intitulada: “Dispositivo do tipo step para prática de ginástica interativa” (número 2010/0216598, classificação A63B 26/00). Apesar de o uso do step da patente referida ser para treino de ginástica, que também pode ser o caso de uso de nosso produto, ele apresenta integração com sistema interativo que envolve sons e imagens. Tais recursos, apesar de interessantes, encarecem o produto final e tornam a realização do exercício neste equipamento limitado a pessoas que compreendam tal nível de tecnologia. A utilização de nosso degrau pode ser feita em ambientes com pouco espaço físico disponível e sem a presença obrigatória de um computador para análise dos dados, uma vez que os dados de desempenho ficam armazenados em cartão SD para possível análise posterior. Dessa forma, já que nosso equipamento preza pela portabilidade, seu uso pode ser estendido para ambientes onde a alta tecnologia não está disponível, como centros comunitários ou unidades de saúde da família em

7/27 periferias das cidades, por exemplo.

[0013] A segunda patente é intitulada “Step para exercício aeróbico agregado” (número 2003/0186786, classificação A63B 22/04). Trata-se de um degrau em formato de caixote, com alça em uma das laterais e rodízios na lateral oposta para facilitar a portabilidade; essas duas características que facilitam a portabilidade são semelhantes às do nosso produto. Ao abrir a tampa desse caixote”, é possível verificar um espaço em que podem ser acomodados equipamentos que podem auxiliar a prática de exercícios durante o exercício usual de subir e descer o degrau, como halteres para membros superiores, caneleiras, corda, entre outros. Em relação ao nosso produto, ele apresenta a desvantagem de não possuir possibilidade de alturas diferentes do degrau, que possibilita a avaliação e/ou o treino em populações de alturas diferentes ou que necessitem aumento da carga de trabalho. Além disso, também não possui sistema de aquisição de desempenho e tratamento desses dados com software específico.

[0014] Na busca de anterioridade, foram ainda encontrados outros documentos considerados altamente relevantes por apresentarem características parcialmente similares à descrição do nosso produto. Foram eles:

[0015] 1) Origem: Estados Unidos, Número 2006/0199703, classificação A63B 22/04. Esse produto apresenta barras laterais para apoio do usuário e recursos para portabilidade, como no nosso produto; no entanto o movimento simulado, além da subida em degrau único, é a

8/27 subida em escada, diferente de nossa proposta. Ele comporta uma série de parafusos e ajustes em sua montagem/ desmontagem que pode dificultar ao usuário dispô-lo para uso e aumentar a chance de manutenção devido a possíveis desalinhamentos na montagem. O equipamento não possui sistema de aquisição de desempenho e tratamento desses dados com software específico como na nossa proposta.

[0016] 2) Origem: Estados Unidos, Número 5.354.247, classificação A63B 5/00. Tal invento é composto de vários degraus individuais, de tamanhos diferentes ou similares, que podem ser dispostos formando uma escada ou ainda outras conformações que o usuário deseje, de acordo com o objetivo do exercício a ser realizado. Trata-se de um equipamento de uso prático para montagem, no entanto, a quantidade de degraus necessários pode tornar a portabilidade desconfortável. Além disso, esse equipamento não possui barras laterais para estabilização do usuário e nem tecnologia embarcada para análise do desempenho no exercício, como há em nossa proposta.

[0017] 3) Origem: Estados Unidos, Número 4.216.956, classificação A63B 23/04. Esse equipamento, como o próprio título informa, é uma máquina de corrida. Há uma plataforma, onde o indivíduo simula a corrida ou a caminhada, com um visor na parte frontal no qual é possível ver o desempenho do usuário - nesse caso, o número de passadas e o tempo gasto. Assim como em nossa proposta, há a possibilidade de registro do desempenho do usuário. No entanto, não há um software específico para análise e tratamento desses sinais. Outra

9/27 diferença com o nosso invento é que o movimento simulado não é o mesmo: nessa patente, o indivíduo simula a caminhada ou corrida e, em nossa proposta, o indivíduo simula subir e descer degrau. Portanto, o objetivo dos dois equipamentos é diferente, dada a especificidade do exercício realizado.

[0018] 4) Origem: Estados Unidos, Número 4.477.070, classificação A63B 23/04. Esse invento foi criado com o objetivo de registrar o desempenho em um simulador de corrida que pode ser usado em ambiente fechado. Trata-se de uma plataforma formada por uma espécie de cama elástica (ou trampolim) onde o indivíduo faz o movimento de correr e há um suporte anterior (com suporte de mão) que deve ser fixo na parede. Essa característica limita a portabilidade, um dos quesitos interessantes de nossa proposta. Tal equipamento difere também do nosso pelo movimento requerido do usuário e pela incapacidade de registrar seu desempenho.

[0019] 5) Origem: Estados Unidos, Número 3.735.101, classificação G06M 3/02. Esse equipamento tem o objetivo de estimular e supervisionar pacientes na realização de exercícios de fisioterapia. Há quatro partes distintas: a primeira parte consta de um painel iluminado para estímulo visual e sonoro “exercite-se agora”; a segunda, de um sensor capaz de registrar o tempo e/ ou a quantidade de exercício realizado; a terceira desliga a primeira quando o exercício já foi realizado; e a quarta reinicia o estímulo após um intervalo pré-determinado. Assim, o fato de perceber e registrar o desempenho do usuário é semelhante ao existente em nosso produto. No entanto, tal equipamento não é

10/27 direcionado para o exercício de degrau, como no nosso caso. Ainda, em nosso produto, há a possibilidade de o usuário selecionar se fará um protocolo auto cadenciado e tempolimitado (nesse caso, o equipamento emite sinal luminoso ao final do tempo selecionado) ou com cadência determinada por sinal sonoro e/ou luminoso e ainda oferece um software para análise dos dados de desempenho.

[0020] 6) Origem: Estados Unidos, Número 2013/0344926, classificação A63F 13/00. Trata-se de uma plataforma para a prática de ginástica interativa, ou seja, há associação entre os sensores da plataforma e as imagens e o som que ensinam e/ou estimulam o usuário na prática de exercício físico. A integração dos sinais é feita no sentido de verificar a execução dos movimentos em relação a ultrapassar os obstáculos colocados ao usuário pelas imagens fornecidas. Nosso invento não tem esse intuito de entretenimento como o equipamento citado. Além disso, o desempenho do usuário dessa patente não passará por tratamento em software específico que fornecerá dados de potência de trabalho (vertical e horizontal), gráficos de desempenho, evolução em relação à avaliação inicial e após o treinamento, como acontece em nossa proposta.

[0021] 7) Origem: Estados Unidos, Número 2001/0044362, classificação A63B 71/00. Esse sistema monitora o impacto do estresse ou das forças de aceleração em um usuário durante a realização de atividade física e pode ser adicionado em um equipamento para realização de exercício. Esse aparato se assemelha às placas de forças colocadas na

11/27 porção superior de nosso degrau ergométrico. No entanto, as placas de força de nossa proposta medem individualmente as forças exercidas por cada um dos membros inferiores, sendo um eficiente método para avaliar e treinar indivíduos com limitações neurológicas ou musculoesqueléticas unilaterais, por exemplo, durante o exercício de subir e descer o degrau. Com as respostas das forças exercidas por cada membro, o indivíduo é capaz de ajustar e treinar a descarga de peso igualitária entre os membros no momento de usar o degrau.

[0022] 8) Origem: Japão, Número 2004290691A, classificação A63B 23/04. Esse invento compreende um degrau para realizar exercício e ainda um sistema de aquisição e transferência de dados de desempenho do usuário para um celular ou similar. Essa patente envolve diversas configurações de produto com essa mesma intenção. No entanto, diferentemente de nosso produto, não há um software capaz de reunir todas as informações que o nosso faz, como: dados demográficos e antropométricos do usuário, medicações, dados de testes sequenciais realizados permitindo gerar gráficos de evolução do desempenho do paciente, dados de contagem do tempo de subida e tempo de descida em ms, tempo de pausa, cálculo do trabalho vertical e horizontal realizado bem como o consumo de oxigênio inferido por meio dessas duas últimas variáveis, dentre outras.

[0023] 9) Origem: Grã-Bretanha, Número 2399767A, classificação A63B 24/00. Trata-se de um equipamento que integra as informações de um monitor e de uma espécie de tapete onde o usuário realiza o programa de exercício

12/27 selecionado. Esse tapete é formado por quadrados onde estão posicionados sensores que identificam os movimentos do usuário. Esse equipamento difere do nosso uma vez que o objetivo, além da prática de atividade física, é fazer o usuário interagir com o equipamento. Além disso, o equipamento não identifica movimento de subida e descida no degrau, uma vez que o tapete fica disposto no solo em uma altura única.

[0024] 10) Origem: Estados Unidos, Número 4.927.138, classificação A63B 1/00. Esse invento possui uma plataforma de força com barras laterais para estabilização do usuário e tem itens que facilitam a portabilidade, como o nosso invento, apesar de também poder ser fixado. O objetivo é que o paciente faça movimentos de corrida em cima da plataforma ou agachamentos e, a quaisquer esforços desses tipos, sinais eletrônicos monitoram e comunicam ao usuário o esforço despendido no exercício, tendo por base o peso corporal dos usuários. Apesar de também possuir plataforma de força, esse equipamento difere do nosso porque apresenta uma placa única de força (no nosso modelo há uma para cada membro inferior) e o tipo de exercício a ser realizado não é o de subir e descer degrau.

[0025] 11) Origem: Estados Unidos, Número 5.584.779, classificação A63B 21/00. Trata-se de um equipamento composto por degraus sequenciais dispostos formato semi-circular. Os degraus desse sistema são conectados internamente a um controlador que emite sinais que indicam ao usuário a sequência de degraus que deve subir, de acordo com as cores

13/27 dos degraus, formando assim, uma espécie de coreografia durante o exercício. Na porção frontal do equipamento há um visor que mostra ao usuário a contagem dos passos, a taxa de subida/ decida no degrau, as calorias gastas e o tempo de exercício realizado. É possível ainda ao usuário mudar a sequência e a velocidade da coreografia. Apesar de ter um visor que mostra o desempenho do usuário como em nossa proposta, o nosso equipamento é capaz de oferecer outras medidas que esse não é, como: número de ciclos subida/descida no degrau por min, tempo de subida e tempo de descida no degrau (em ms), tempo de pausa (em ms), além do tempo total de exercício. Tais medidas são importantes para análise detalhada da capacidade funcional de indivíduos saudáveis, atletas ou mesmo doentes, para programar um treinamento mais direcionado para seus objetivos. Além do objetivo ser a integração do exercício aeróbio com o lúdico, que não se assemelha ao nosso, o tamanho do equipamento dificulta a portabilidade, um dos requisitos importantes de nosso invento. Ele também não possui barras laterais que adicionam segurança ao usuário e software para visualização e tratamento dos dados de desempenho.

[0026] 12) Origem: Grã-Bretanha, Número 2448880A, classificação A63B 23/04. Este invento, apesar de bastante semelhanças (sensor de presença, contagem de ciclos subida/descida no degrau, transferência dos dados de desempenho para um computador) com o nosso, não possui barras laterais para segurança do usuário e não conta com requisitos que facilitem a portabilidade, como rodízios, por exemplo.

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Além disso, ele não possui plataforma de força individualizada para cada membro inferior que permita identificar e treinar a força descarregada por cada membro no exercício de subir e descer o degrau. Outras diferenças são em relação à contagem de passos e detalhamento de tempo de subida e tempo de descida do usuário, que pode ser uma variável importante de avaliação de capacidade funcional.

[0027] A busca gratuita por produto foi realizada incluindo diferentes bases de dados: Instituto Brasileiro de Propriedade Industrial (INPI), USPTO, EPO e DERWENT.

[0028] Foram encontrados sete produtos na base INPI, a saber: 1) Aparelho de ginástica, Patente: MU 8601860-4 U2; 2) Aparelho integrado de ginástica e lazer, Patente: PI 0103150-3 A2; 3) Aparelho de ginástica simulador de degrau compacto, Patente: PI 9401513-9 A2; 4) Bicicleta ergométrica c/ degrau acoplado, Patente: MU 7302163-6 U2; 5) Degrau para exercícios aeróbicos, Patente: MI 5101190-5; 6) Disposição introduzida em prancha ajustável degrau aeróbico e muscular, Patente: MU 7001287-3 Y1; 7) Degrau para exercícios físicos; Patente: PI 8705594-5 A2. Os equipamentos 1 e 2 são diferentes do nosso protótipo pois não integram sistema de aquisição de desempenho físico por meio de software (número de passos subidos, tempo para realizar os movimentos, descarga de peso dos membros inferiores), e não oferecem diferentes alturas de degrau que beneficia populações de estaturas distintas, nem apresentam apoio nas laterais para maior segurança. O terceiro e quarto produtos, também não integram sistema de aquisição do desempenho dos usuários e

15/27 itens de segurança e conforto para populações de diferentes estaturas como o nosso. Apesar de serem desmontáveis como nosso produto, são providos de varetas e mecanismos elásticos em sua estrutura, diferentemente de nossa proposta que é de adicionar simplicidade na montagem e utilização de materiais leves, baratos e duráveis. Quanto ao quinto, sexto e sétimo produtos, não foram encontradas descrições no site do Instituto Nacional de Propriedade Industrial suficientes para compararmos tais produtos com o nosso.

[0029] No site do escritório de patentes dos Estados Unidos, o United States Patent and Trademark Office, encontramos alguns produtos registrados que têm algum grau de semelhança com o nosso produto ou parte dele, como: 1) Method for storing exercise performance of user of exercise device and exercise device, Patente: US 20070016444 A1. Com o nosso software também é possível ao usuário registrar e armazenar dados do desempenho físico, dados de identificação do usuário e do avaliado e é possível acompanhar a evolução do desempenho físico ao longo do tempo. No entanto, ele está dedicado exclusivamente ao ergômetro do degrau; 2) Userprogrammable computerized console for exercise machines, Patente: Family ID: 27501917, Appl. No.: 07/724,732. No caso de nosso sistema, o microprocessador é dedicado exclusivamente ao ergômetro do degrau, sendo que níveis diferentes de dificuldade podem ser impostos ao avaliado de acordo com o protocolo selecionado (altura do degrau, tempo total de teste, cadência determinada). No entanto, diferentemente da esteira rolante e da bicicleta ergométrica

16/27 em que o microprocessador impõe a carga por aumento da velocidade e inclinação programada ou da resistência dos pedais, o aumento de carga em relação ao aumento de altura do degrau é feito previamente pelo avaliador selecionando o protocolo a ser aplicado no hardware; 3) Physical fitness evalution system, Patente: Family ID: 22692370, Appl. No.: 08/188,249. Diferentemente deste sistema, nosso software é dedicado ao uso do ergômetro do degrau. No relatório de desempenho ficam registrados os dados pessoais do usuário e do avaliador, dados antropométricos do usuário, suas medicações, diagnóstico, protocolo utilizado (cadenciados ou não, com diferentes tempos de execução e altura de degrau), tempo de subida/descida no degrau, número de passos, número e tempo de pausas, tempo total de teste, trabalho realizado, consumo de oxigênio inferido durante o teste. Além disso, é possível inserir dados como pressão arterial, frequência cardíaca e intervalos R-R (dados importados da aquisição concomitante com cardiofrequencímetro).

[0030] A pesquisa realizada no site do escritório de patentes europeias, o European Patent Office, encontramos sete produtos com alguma semelhança com o idealizado por nossa equipe:

[0031] 1) Electric current producing device for household appliance, has current generator, bicycle exercise machine i.e. ergometer, and step-exercise machine i.e. cross trainer, which are accommodated into common housing, Patente: DE20081046261 20080908; Em nossa proposta não há acoplamento de bicicleta ergométrica ao ergômetro do degrau

17/27 transmissão de energia não é dada por um gerador de corrente com força física, mas por meio de fio conectado à eletricidade que alimenta uma bateria que pode promover a portabilidade e a autonomia do equipamento por determinado período de tempo.

[0032]

2)

RU2022525 (C1)

Children's step ergometer, Patente: SU19925022302 19920113. O uso de nosso protótipo de degrau com software acoplado não é restrito somente à população de crianças. Ele pode ser aplicado em populações de diferentes idades e estaturas (uma vez que a altura do degrau é variável e o mesmo possui barras laterais para apoio) de indivíduos saudáveis, atletas ou mesmo com disfunções de saúde;

[0033]

3) RU2012100216 (A)

Method of determining and estimating physical work capacity by single-load steptest, Patente: RU20120100216 20120110. Nossa proposta é que o ergômetro de degrau será capaz de determinar a capacidade física dos indivíduos em diferentes protocolos, considerando tempo de exercício realizado, número de subidas e descidas no degrau, tempo para subir o degrau, tempo para descer o degrau, altura do degrau subido, número e tempo de pausas. Dessa forma, poderemos propor diferentes cálculos para estimar a capacidade física de acordo com as várias possibilidades de protocolos possíveis de serem realizados. A integração dessas informações será oferecida no relatório que ficará registrado no software acoplado ao ergômetro do degrau e poderá ser impresso e oferecido ao usuário assim que terminar o teste;

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[0034] 4) KR20090128919 (A) - Step test system for test of physical activity, Patente: KR20080007968 20080125. Nossa proposta é inserir um ergômetro de degrau leve, portátil e de fácil utilização tanto em ambiente de clínicas e academias de ginástica, como em laboratórios de pesquisa. A introdução de um motor de varie a altura do degrau como neste produto acima, acarreta maior peso ao sistema o que contraria nossos objetivos. Além disso, nosso software é capaz de registrar dados importantes de desempenho físico durante o exercício como os diferentes protocolos utilizados, tempo de exercício realizado, número de subidas e descidas no degrau, tempo de subida e descida, número e tempo de pausa, altura do degrau subido. O ergômetro do degrau não contém um medidor de frequência cardíaca com o aparelho acima. O armazenamento de dados de tempo e desempenho será feito através de cartão SD. Há ainda a possibilidade de haver a transmissão dos dados obtidos pelo contador de passos por telemetria ao computador e/ou a um aplicativo de smartphone e os dados como número de ciclos subida/descida (desempenho) no degrau serem visualizados simultaneamente na tela desses equipamentos;

[0035] 5) KR20090081853 (A) - Step test device and managing system therefor, Patente: KR20080007968 20080125. Nosso protótipo apresenta a vantagem de ter um hardware acoplado que é capaz de identificar e registrar não somente o número de passos, mas o tempo em milissegundos que o indivíduo demora para subir e descer o degrau passo-a-passo, além do número e tempo de pausas. Isso significa a possibilidade de avaliação da cadência do exercício. Além

19/27 disso, há um software embarcado em que o avaliador pode inserir dados pessoais do avaliado (identificação, dados antropométricos, diagnóstico clínico no caso de doentes, medicação em uso, etc) por meio do qual é possível gerar relatório de desempenho do teste e acompanhar a evolução do avaliado ao longo do tempo, por exemplo;

[0036] 6) CN201091015 (Y) - Intelligent test step prompting instrument, Patente: CN20072117646U 20071211;

[0037] 7) EP0450116 (A1) - Automation apparatus with single-step test; Patente: EP19900106297 19900402.Em relação aos dois produtos acima listados, nosso protótipo apresenta a vantagem de ter um hardware acoplado que é capaz de identificar e registrar não somente o número de passos, mas o tempo em milissegundos que o indivíduo demora para subir e descer o degrau passo-a-passo, além do número e tempo de pausas. Isso significa a possibilidade de avaliação da cadência do exercício. Além disso, há um software embarcado em que o avaliador pode inserir dados pessoais do avaliado (identificação, dados antropométricos, diagnóstico clínico no caso de doentes, medicação em uso, etc) por meio do qual é possível gerar relatório de desempenho do teste e acompanhar a evolução do avaliado ao longo do tempo, por exemplo. Nosso modelo possibilita maior abrangência da população avaliada e treinada, uma vez que há possibilidade de mudança de altura do degrau conforme a necessidade. Além disso, há preocupação com a segurança do avaliado dado o material de que é feito e as barras laterais para apoio;

OBJETIVO DO MODELO

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[0038]

O modelo de utilidade aqui apresentado visa contornar as desvantagens do estado da técnica apresentando melhorias sobre os outros equipamentos (ergômetros) existentes no que tange à custo, portabilidade, manutenção, segurança, ergonomia, desempenho e usabilidade.

[0039]

Com relação às esteiras e bicicletas (concorrentes indiretos) o modelo se destaca por:

• Portabilidade - facilidade de transporte: o modelo foi projetado para ser leve (material principal: EVA), fácil desmontagem, fácil movimentação (rodízios incorporados), tamanho compatível com carros pequenos e acessórios como alças e travas;

Custo:

a utilização de materiais comerciais, formas geométricas simples e processo de fabricação racional, com baixa necessidade tecnológica permitiu a configuração de protótipos (e futuramente produtos) com custo muito abaixo que seus concorrentes indiretos;

Manutenção:

comparado aos sistemas mecânicos e elementos de máquinas (polias, eixos, correntes, parafusos, esteiras, rodízios, etc.) de bicicletas e esteiras o degrau em desenvolvimento possui manutenção muito simplificada e de baixo custo, sem necessidade de assistência técnica especializada ou manutenção preventiva;

Segurança: o risco de queda ou choque mecânico é consideravelmente inferior se comparado o uso do degrau com relação ao uso de esteiras e bicicletas;

Ergonomia: o projeto contemplou as

21/27 necessidades dos usuários avaliados e dos avaliadores durante todo o processo de montagem, operação/uso, desmontagem, transporte e manutenção. Dados antropométricos da população brasileira foram utilizados, assim como a busca pela inserção da atividade dos usuários como requisito de projeto.

• Usabilidade: o degrau foi projetado para ser de fácil compreensão e uso por seus usuários (avaliados e avaliadores), minimizando desconfortos e riscos presentes em esteiras (como velocidade da esteira, pisada em falsa, pisada fora da esteira, medo de queda, entre outras) e bicicletas (choque físico com pedais, desconforto do assento, regulagem incorreta de carga, interferência pela má postura exigida, entre outras). Ademais, subir escadas constitui-se de uma atividade simples, comum das atividades de vida diária (AVDs). Andar em esteira ou pedalar não são habilidades comuns às AVDs e necessitam treinamento prévio e familiarização. Um teste de exercício em um degrau dispensa a familiarização prévia.

[0040] Com relação aos degraus (steps) existentes, o modelo apresenta as seguintes vantagens:

• Desempenho: a possibilidade de configurar diferentes alturas permite uma melhor avaliação física a partir dos diferentes graus de dificuldade, em populações com diferentes estaturas e nível de atividade física. Possibilidade de avaliar e treinar a distribuição do peso corpóreo pela célula de carga, avaliando objetivamente a força exercida por cada membro inferior. Tal dispositivo, pode ser útil em pacientes com disfunções neurológicas, com

22/27 déficit de equilíbrio ou usuários de próteses de membro inferior. Os modelos existentes não possuem esse mecanismo de avaliação e treinamento.

Segurança: a presença das barras laterais como elementos de estabilização postural presentes no protótipo, além do material de alta aderência/fixação no solo e baixo risco de choque físico com os elementos do equipamento permite maior segurança e confiança por parte do avaliado na realização da atividade física;

Manutenção: o material utilizado permite uma manutenção cotidiana de fácil execução e com custo baixo (limpeza de material EVA) e eventuais desgastes também são facilmente corrigidos com a substituição de partes/módulos do produto (chapas de EVA e rodízios, por exemplo).

Praticidade:

contagem de passos automática, reduzindo assim a necessidade de mais um examinador para a realização desta tarefa e a possibilidade de erros na análise do desempenho final. Além disso, é possível realizar a contagem do número e tempo de pausas durante a atividade física realizada, índice importante de desempenho físico e usado para estratificação de populações de doentes.

Tratamento dos sinais obtidos:

possibilidade de realizar diferentes protocolos de testes de degrau (cadenciados ou não, com diferentes tempos de execução) e de tratamento dos sinais obtidos (tempo de subida, tempo de descida, número de passos, número e tempo de pausas, tempo total de teste, trabalho realizado) permitindo

23/27 assim obter índices de desempenho por meio de cálculos e, assim, inferir a capacidade de exercício em diferentes populações. Os degraus existentes no mercado não possuem interfaces para tais análises.

[0041] Por apresentar possibilidade de aquisição de dados de desempenho e integração para processamento desses dados, o modelo proposto terá um custo maior comparado a outros existentes no mercado, visto que nenhum deles apresenta a possibilidade de obtenção de tais medidas de desempenho. Entretanto, quando comparado aos demais ergômetros disponíveis (esteira rolante e bicicleta ergométrica), o mesmo pode ser considerado de baixo custo.

[0042] A utilização do modelo por indivíduos com amputação unilateral ou bilateral de membro(s) inferior(es) que não estejam utilizando prótese (s) será limitado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0043] A figura 1 apresenta uma ilustração do degrau ergométrico, onde as referências indicam cada detalhe do protótipo.

[0044] A Figura 2 apresenta uma ilustração do degrau ergométrico montado na forma para transporte.

[0045] A Figura 3 apresenta uma ilustração do degrau ergométrico montado na altura máxima 30cm.

[0046] A Figura 4 apresenta uma vista frontal do degrau ergométrico.

[0047] A Figura 5 apresenta uma vista lateral direita do degrau ergométrico.

[0048]

A Figura 6 apresenta uma vista lateral

24/27 esquerda do degrau ergométrico.

[0049]

A Figura 7 apresenta uma vista superior do degrau ergométrico.

[0050]

A Figura 8 apresenta uma vista do degrau sem as placas de EVA, evidenciando o display.

[0051]

As Figuras 9, 10, 11, 12 e 13 apresentam uma ilustração do degrau ergométrico montado na forma para transporte.

[0052]

A Figura 14 apresenta uma vista em perspectiva do degrau, evidenciando o encaixe das placas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO MODELO

[0053]

O degrau ergométrico portátil (1), com barras laterais (7) com duas alturas diferentes em ângulo podendo variar de 10 a 45 graus e software acoplado com o contador de passos (hardware) na parte inferior da base(5);

[0054]

Trata-se de instrumento portátil constituído por uma base (5) de etileno acetato de vinila (EVA) com 80 cm de largura, 30 cm de profundidade e 30 cm de altura (no máximo), com 4 orifícios(2), dois de cada lado na parte superior onde se encaixam duas barras laterais(7) para apoio dos usuários.

[0055] O degrau pode ter quatro alturas alternativas

15, 20, 25 e 30 cm por meio do uso de placas de EVA(4) de cores diferentes, com a porção anterior chanfrada para redução de risco do usuário tropeçar, que são encaixadas na base por meio de sistema chave-fechadura para diminuir riscos de deslizamento das mesmas durante o exercício. Tais placas(4) podem ser colocadas uma a uma, dependendo do

25/27 protocolo de exercício escolhido, de acordo com os mais descritos na literatura.

[0056] Em uma das faces laterais da base do degrau há quatro rodízios(9) para a portabilidade. Nessa situação, as alças de apoio lateral(7) são removidas e fixadas nas faces anterior e posterior da base, facilitando o transporte conforme a figura 2 referência(8).

[0057] Na face superior contralateral da base do degrau há um visor em LED (10) que registra o desempenho do paciente avaliado por meio de dois sensores de presença fixados na porção superior(6) que identificam o número de vezes que o usuário subiu no degrau. Esse sistema conta com um disparador luminoso e sonoro(6) para identificação do início do teste e há a possibilidade do avaliador inserir o tipo de protocolo de degrau que realizará (autocadenciado e tempo-limitado ou com cadência determinada por sinal sonoro e/ou luminoso, considerando diferentes tempos de execução do exercício físico).

[0058] Além disso, os sensores ainda identificam o tempo total do teste, tempo de subida e de descida (ms), tempo total/ciclo, número de subidas e descidas/min, tempo de pausa. Tais informações são registradas em um hardware(3) e descarregadas em um computador por meio de um cartão SD. Há ainda a possibilidade de haver a transmissão dos dados obtidos pelo contador de passos por telemetria ao computador e/ou a um aplicativo de smartphone e os dados como número de ciclos subida/descida no degrau serem visualizados simultaneamente na tela desses equipamentos.

26/27

[0059] Os dados são analisados por meio de um software específico criado para esse fim capaz de comportar dados do avaliador, do usuário e gerar um relatório contendo, além dos dados obtidos pela integração sensores de presençahardware. Outras variáveis de desempenho do paciente inferidas podem ser obtidas por meio de cálculos no software como: 1) Consumo de oxigênio inferido: VO2max (ml.min^-1. kg^-1) = Whor + Wvert; 2) Trabalho horizontal realizado: W hor = 0,35 x degraus min^-1; e 3) Trabalho vertical realizado: W vert = a*degraus min^-1*altura do degrau (m) .

[0060] O sistema elétrico que faz o registro fica acomodado na região interna do degrau, apoiado na face lateral interna do equipamento. O sistema é alimentado por bateria que pode ser carregada na rede elétrica por meio de uma fonte de energia bivolt.

[0061] Na porção superior do degrau, onde o usuário pisa, será acoplado um conjunto de células de carga/ strain gages (de uma a seis) que identificará a descarga de peso de cada membro inferior isoladamente.

[0062] Esse equipamento pode ser utilizado como um ergômetro para avaliação física de indivíduos saudáveis e/ou com alguma disfunção que afete a realização de exercício. Pode ainda servir como ergômetro para treinamento físico. Com a análise dos dados e relatórios gerados pelo software, é possível estratificar populações doentes em níveis de gravidade (exemplo: de acordo com o número de degraus subidos no teste; número e tempo de pausas; manutenção ou não da cadência do exercício), além de treinar e acompanhar a

27/27 evolução do treinamento de indivíduos saudáveis, atletas ou doentes.

[0063] Em uso laboratorial de pesquisa, é possível criar equações de predição de desempenho para diferentes populações de indivíduos saudáveis ou doentes, considerando idade, massa corporal, estatura, sexo, nível de atividade física.

Claims (1)

1.“DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM DEGRAU ERGOMÉTRICO PORTÁTIL COM REGISTRADOR DE DESEMPENHO E SOFTWARE, caracterizado por ser constituído de uma base retangular (5) com altura ajustável pelas placas móveis (4) retangulares, e quatro rodízios(9) para transporte, a dita base retangular(5) contém orifícios(2) que permitem o encaixe das barras laterais (7), sendo que esta disposição construtiva conta com sensores(6) e hardware embutidos (3) que digitalizam e exibem a informação no display(10).