ES1068146U - Dispositivo para la medicion cinematica en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos. - Google Patents
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Abstract
1. Dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos, aplicable medir y analizar, en tiempo real y de forma inalámbrica, la cinemática (aceleración, fuerza, tiempo, velocidad y espacio) de seres vivos animados (tanto seres humanos como animales) así como la de elementos externos movidos por ellos caracterizado por el hecho de comprender un módulo inalámbrico de medida (1), un módulo receptor (2) y una unidad de proceso (3); en que el módulo inalámbrico de medida (1), está constituido por una pequeña carcasa (4), en cuyo interior se alojan un circuito electrónico (5), cuyos componentes principales son una serie de sensores (6) de tipo MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) tales como acelerómetros, giróscopos, compases electrónicos, etc., un microcontrolador (7) y un emisor-receptor inalámbrico (8); en que el módulo receptor (2), es un receptor inalámbrico instalado en la unidad de proceso (3), estando configurado de manera que resulta apto para recibir la señal emitida por el emisor-receptor (8) del módulo inalámbrico de medida (1), y en que la unidad de proceso (3), consiste en un ordenador apto para la conexión del módulo receptor (2) o que incluye un sistema compatible de comunicación inalámbrica, el cual está dotado del software de análisis necesario para realizar las mediciones a que se destina el dispositivo. 2. Dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, adicionalmente, el módulo inalámbrico (1) incorpora una pantalla LCD para la visualización de la información y/o un pequeño emisor sonoro para indicaciones audibles. 3. Dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que el módulo inalámbrico de medida (1) está dotado de medios de fijación (10), para permitir su incorporación al ser vivo (9) objeto del estudio, a alguna de sus extremidades o a algún objeto manejado por él, en función del tipo de medición a realizar; y porque dichos medios podrán consistir, por ejemplo en cintas con cierre tipo Velcro o similar, pudiendo tratarse de cualesquiera otros que cumplan adecuadamente con su función en cada caso.
Description
Dispositivo para la medición cinemática en
tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por
ellos.
La invención, tal como expresa el enunciado de
la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo para
la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de
objetos movidos por ellos.
Más en particular, el objeto de la invención se
centra en un dispositivo destinado a medir y analizar, en tiempo
real y de forma inalámbrica, la cinemática de seres vivos animados
(tanto seres humanos como animales) así como la de elementos
externos movidos por ellos. Por ejemplo, en el análisis del cuerpo
humano, puede aplicarse de forma global en acciones que impliquen
el cuerpo en su conjunto (como por ejemplo en la carrera), de forma
segmentaria, implicando una o varias articulaciones (como por
ejemplo el flexo-extensión de la rodilla), o en
elementos externos movidos por el cuerpo humano (como por ejemplo
una raqueta de tenis).
En la actualidad y como referencia al estado de
la técnica, debe mencionarse que son conocidos en el mercado
diversos tipos de aparatos destinados al fin que aquí
concierne.
Así, para la valoración de la cinemática global
de seres vivos existen los siguientes aparatos:
- Dispositivos con células de corte
(fotoeléctricas, láser, etc.). Dispositivos que miden el tiempo que
transcurre entre cortes.
- Pistolas radar. Son dispositivos que ofrecen
un valor pico de velocidad de desplazamiento dentro del campo de
registro.
- Plataformas de contacto. Dan tiempos de
contacto y de no contacto.
- Sistemas de análisis del movimiento mediante
cámaras de alta velocidad. Estos sistemas permiten obtener las
variables cinemáticas de espacio y velocidad (lineal y angular)
tras el análisis a posteriori de la filmación del gesto
evaluado.
- Plataformas de fuerza. Estas plataformas, por
medio de células de carga, permiten la medición directa de la
fuerza ejercida sobre las mismas.
- Acelerómetros podares. Ofrecen velocidad y
distancia recorrida mediante la colocación de un acelerómetro sobre
el calzado deportivo, no existiendo la posibilidad de visualizar
esos datos en tiempo real.
- GPS. Estos sistemas ofrecen las variedades
cinemáticas de espacio (distancia recorrida) y velocidad, obtenidas
a partir de los cambio de posición del sujeto en el espacio,
mediante el Sistema de Posicionamiento Global, con el consiguiente
índice de error y falta de precisión.
Para la medición de la cinemática de movimientos
segmentarios (mono/biarticulares) de seres vivos, se conocen los
siguientes aparatos:
- Máquinas isocinéticas. Permiten la obtención
del momento de fuerza en velocidades angulares
pre-establecidas (rango desde 30-a
360ºs^{-1}).
- Plataformas de fuerza. Estas plataformas, por
medio de células de carga, permiten la medición directa de la
fuerza ejercida sobre las mismas. Están esencialmente constituidas
por un electroestimulador, un ordenador y una célula de carga.
Para la medición de la cinemática de elementos
externos asociados al cuerpo humano en la realización de gestos
deportivos o de rehabilitación (por ejemplo una barra de
musculación) se conocen los siguientes aparatos:
- Sistemas de análisis del movimiento mediante
cámaras de alta velocidad. Estos sistemas permiten obtener las
variables cinemáticas de espacio y velocidad (lineal y angular)
tras el análisis a posteriori de la filmación del gesto
evaluado.
- Encoders lineales. Estos aparatos dan una
medición directa del espacio relacionado con el tiempo, por el
desplazamiento de un cable conectado al elemento externo.
Se constata pues, que, aunque los aparatos
descritos cumplen adecuadamente con su función, la mayoría de ellos
sólo de destinan parcialmente al fin global que aquí concierne,
presentado una serie de carencias y limitaciones que la presente
invención pretende mejorar, especialmente las referidas a la
medición en tiempo real, debiendo señalarse que, por parte del
solicitante se desconoce la existencia de ningún otro dispositivo
que presente unas características técnicas, estructurales y de
configuración semejantes, a las que presenta el que aquí se
preconiza.
Así, el dispositivo para la medición cinemática
en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por
ellos que la presente invención propone se configura como una
destacable novedad dentro de su campo de aplicación, consiguiendo,
a tenor de su creación, alcanzar, de forma taxativa, los objetivos
señalados anteriormente, estando los detalles caracterizadores que
lo distinguen y que lo hacen posible, adecuadamente recogidos en las
reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria
descriptiva.
De forma concreta, el dispositivo preconizado,
tal como se ha mencionado anteriormente, está especialmente
destinado a medir y analizar, en tiempo real y de forma
inalámbrica, la cinemática de seres vivos animados (tanto seres
humanos como animales) así como la de elementos externos movidos
por ellos.
Las principales aplicaciones de dispositivo
son: la cuantificación de la cinemática (aceleración, fuerza,
tiempo, velocidad y espacio) del centro de gravedad en tiempo real
del ser vivo durante su movimiento; la cuantificación de la
cinemática (aceleración, fuerza, tiempo, velocidad y espacio) de
movimientos mono- y biarticulares del ser vivo; y la cuantificación
de la cinemática (aceleración, fuerza, tiempo, velocidad y espacio)
de elementos externos (por ejemplo una barra de musculación o una
raqueta de tenis) movidos por los seres vivos, por ejemplo,
durante la realización de gestos técnicos específicos en el ámbito
del deporte o de la rehabilitación.
Para todo ello, el dispositivo según la
invención se compone, esencialmente, de:
- Un módulo inalámbrico de medida, constituido
por una pequeña carcasa, en cuyo interior se alojan un circuito
electrónico, cuyos componentes principales son una serie de
sensores de tipo MEMS
(Micro-Electro-Mechanical-Systems)
tales como acelerómetros, giróscopos, compases electrónicos, etc.,
un microcontrolador y un módulo de emisión-recepción
inalámbrico. Adicionalmente, puede incorporar, además, una
pantalla LCD para la visualización de la información y/o un pequeño
emisor sonoro para indicaciones audibles.
- Un módulo receptor, que consiste en un
receptor inalámbrico instalado en la unidad de proceso, siendo apto
para recibir la señal emitida por el módulo inalámbrico de
medida.
- Una unidad de proceso, que puede estar
constituida por cualquier ordenador que permita la conexión del
módulo receptor o que incluya un sistema compatible de comunicación
inalámbrica, y el cual estará adecuadamente dotado del software de
análisis necesario para realizar las mediciones. Dicho software
permitirá obtener las citadas medidas en tiempo real, a partir de
los datos de tiempo, aceleración y desplazamiento angular en los
tres ejes del espacio procedentes del módulo inalámbrico. Este
software, además, tendrá, preferentemente, la capacidad de
presentar la información mediante gráficas y tablas que faciliten
la interpretación de los datos recibidos en la unidad de
proceso.
- Finalmente, el dispositivo prevé unos
accesorios de fijación del módulo inalámbrico, que permiten la
fijación de dicho módulo bien al cuerpo del ser vivo (persona o
animal) o bien a los elementos externos asociados al mismo. Dichos
accesorios consistirán, pues, preferentemente, en unas bandas o
cintas dotadas de medios de cierre fácil, tal como tiras de Velcro®
o similar, aptas para ceñirse al cuerpo, o extremidad del ser vivo
o al objeto que este maneja.
El dispositivo para la medición cinemática en
tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos
que la invención propone, pues, aporta notables ventajas frente a
los aparatos actualmente conocidos en el mercado para el mismo fin.
En concreto, dichas ventajas se pueden resumir en que:
- La medición es inalámbrica, y por ello, el
registro de las variables cinemáticas se puede realizar sin
necesidad de instalar elementos de interconexión. Esto tiene como
principal consecuencia un mayor grado de libertad de movimiento
para el ser vivo que porta el módulo emisor y una más rápida
aplicación del sistema.
- La información se obtiene y se muestra a
tiempo real y a una muy alta frecuencia de muestreo, resultando un
análisis más completo de lo que se obtiene en el resto de
dispositivos convencionales.
- Las variables de aceleración, velocidad,
fuerza y tiempo se miden en los tres ejes del espacio, con una
precisión tal que permite cuantificar la cinemática de acciones de
alta intensidad de los seres vivos, como el salto o la carrera.
Además, en el caso de la carrera, el dispositivo de la invención
permite realizar el análisis cinemático de cada apoyo de forma
individualizada.
- Por su diseño compacto, y por su escaso peso,
el módulo inalámbrico de medida puede ser ubicado en el cuerpo del
ser vivo objeto de evaluación, sin interferir en su movimiento.
El descrito dispositivo para la medición
cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos
movidos por ellos representa, por consiguiente, una estructura
innovadora de características estructurales y constitutivas
desconocidas hasta ahora para tal fin, razones que unidas a su
utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener
el privilegio de exclusividad que se solicita.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de
planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1.- Muestra una vista
esquematizada en perspectiva, de un ejemplo de realización del
dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres
vivos animados o de objetos movidos por ellos objeto de la
invención, en la que se aprecian las principales partes y elementos
de que consta, así como la configuración y disposición de las
mismas.
La figura número 2.- Muestra en un diagrama de
bloques, una representación esquemática de los elementos
comprendidos en el módulo inalámbrico de medición.
A la vista de las mencionadas figuras, y de
acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un
ejemplo de realización preferente de la invención, la cual
comprende las partes y elementos que se indican y describen en
detalle a continuación.
Así, tal como se aprecia en dichas figuras, el
dispositivo en cuestión comprende, básicamente, un módulo
inalámbrico de medida (1), un módulo receptor (2) y una unidad de
proceso (3).
El módulo inalámbrico de medida (1), tal como
se observa en la figura 2, está constituido por una pequeña carcasa
(4), en cuyo interior se alojan un circuito electrónico (5), cuyos
componentes principales son una serie de sensores (6) de tipo MEMS
(Micro- Electro-Mechanical-Systems)
tales como acelerómetros, giróscopos, compases electrónicos, etc.,
un microcontrolador (7) y un emisor-receptor
inalámbrico (8). Adicionalmente, este módulo inalámbrico (1) puede
incorporar, además, una pantalla LCD para la visualización de la
información y/o un pequeño emisor sonoro para indicaciones audibles
(no representados).
El módulo inalámbrico de medida (1), como se
observa en la figura 1, está destinado a ser incorporado al ser
vivo (9), a alguna de sus extremidades o a algún objeto manejado
por él, en función del tipo de medición a realizar, para lo cual
dicho módulo (1) está convenientemente dotado de medios de fijación
(10), los cuales podrán consistir, por ejemplo en cintas con cierre
tipo Velcro® o similar, pudiendo tratarse de cualesquiera otros que
cumplan adecuadamente con su función en cada caso.
El módulo receptor (2), es un receptor
inalámbrico instalado en la unidad de proceso (3), estando
configurado de manera que resulta apto para recibir la señal
emitida por el emisor-receptor (8) del módulo
inalámbrico de medida (1).
Por su parte, la unidad de proceso (3),
consiste en un ordenador apto para la conexión del módulo receptor
(2) o que incluye un sistema compatible de comunicación
inalámbrica, el cual está dotado del software de análisis necesario
para realizar las mediciones a que se destina el dispositivo.
De esta forma, el dispositivo de la invención
funciona de la siguiente forma: el módulo inalámbrico (1), a través
de los medios de fijación (10) con que cuenta, se fija al ser vivo
(9) objeto del estudio. Este, inicia su movimiento sin que ningún
cable o atadura lo limite. Los sensores (6) incorporados en dicho
módulo (1) realizan las lecturas que corresponda, transformándolas,
mediante correspondientes convertidores (11), de señal analógica en
digital, para ser enviadas, a través del
emisor-receptor inalámbrico (8) al módulo receptor
(2) instalado en la unidad de proceso (3), la cual, mediante la
aplicación del software de que está convenientemente dotada,
realiza el correspondiente análisis, mostrando en la pantalla los
resultados del mismo en tiempo real, es decir, al mismo tiempo en
que se están produciendo.
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no
se considera necesario hacer más extensa su explicación para que
cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas
que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su
esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de
realización que difieran en detalle de la indicada a título de
ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se
recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio
fundamental.
Claims (3)
1. Dispositivo para la medición cinemática en
tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos,
aplicable medir y analizar, en tiempo real y de forma inalámbrica,
la cinemática (aceleración, fuerza, tiempo, velocidad y espacio) de
seres vivos animados (tanto seres humanos como animales) así como
la de elementos externos movidos por ellos caracterizado por
el hecho de comprender un módulo inalámbrico de medida (1), un
módulo receptor (2) y una unidad de proceso (3); en que el módulo
inalámbrico de medida (1), está constituido por una pequeña carcasa
(4), en cuyo interior se alojan un circuito electrónico (5), cuyos
componentes principales son una serie de sensores (6) de tipo MEMS
(Micro- Electro-Mechanical-Systems)
tales como acelerómetros, giróscopos, compases electrónicos, etc.,
un microcontrolador (7) y un emisor-receptor
inalámbrico (8); en que el módulo receptor (2), es un receptor
inalámbrico instalado en la unidad de proceso (3), estando
configurado de manera que resulta apto para recibir la señal
emitida por el emisor-receptor (8) del módulo
inalámbrico de medida (1); y en que la unidad de proceso (3),
consiste en un ordenador apto para la conexión del módulo receptor
(2) o que incluye un sistema compatible de comunicación
inalámbrica, el cual está dotado del software de análisis necesario
para realizar las mediciones a que se destina el dispositivo.
2. Dispositivo para la medición cinemática en
tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos,
según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de
que, adicionalmente, el módulo inalámbrico (1) incorpora una
pantalla LCD para la visualización de la información y/o un pequeño
emisor sonoro para indicaciones audibles.
3. Dispositivo para la medición cinemática en
tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos,
según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho
de que el módulo inalámbrico de medida (1) está dotado de medios de
fijación (10), para permitir su incorporación al ser vivo (9)
objeto del estudio, a alguna de sus extremidades o a algún objeto
manejado por él, en función del tipo de medición a realizar; y
porque dichos medios podrán consistir, por ejemplo en cintas con
cierre tipo Velcro® o similar, pudiendo tratarse de cualesquiera
otros que cumplan adecuadamente con su función en cada caso.
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| ES1068146U true ES1068146U (es) | 2008-09-01 |
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