IT202000022033A1 - Dispositivo, supporto e metodo per analizzare la postura di una persona - Google Patents
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Description
Dispositivo, supporto e metodo per analizzare la postura di una persona
Campo tecnico
La presente descrizione riguarda un dispositivo per analizzare la postura di una persona, in particolare una persona seduta o sdraiata. La presente descrizione riguarda anche un supporto ed un metodo che possono impiegare detto dispositivo.
Inquadramento della descrizione
IT 1291920 descrive un supporto per una persona, in particolare un lettino od una sedia, comprendente una pluralit? di elementi deformabili atti ad essere deformati dal peso di questa persona, quando giace su di essi. Gli elementi deformabili hanno una funzione essenzialmente riabilitativa ma consentono anche di analizzare la postura della persona guardando la forma, la disposizione ed il colore delle macchie sulla pelle della schiena causate dalla pressione delle punte degli elementi deformabili.
Tuttavia, questo metodo noto di analisi della postura fornisce risultati poco precisi ed attendibili, dato che dipendono dalla reazione della pelle alla pressione, che varia da persona a persona. Inoltre, questo metodo noto non consente di analizzare la postura in situazioni dinamiche, dato che la persona si deve alzare dal supporto per mostrare le macchie sulla pelle, oppure con persone la cui pelle non cambia colore quando sottoposta a pressione.
Sommario della descrizione
Scopo della presente descrizione ? pertanto quello di fornire un supporto ed un metodo che siano esenti da tali inconvenienti. Detto scopo viene conseguito con un dispositivo, un supporto ed un metodo, le cui caratteristiche principali sono specificate nelle rivendicazioni allegate, da considerare parte integrante della presente descrizione.
Grazie al suo particolare sensore, il dispositivo secondo la presente descrizione pu? essere impiegato per analizzare la postura di una persona in modo semplice e veloce, anche in situazioni dinamiche, ossia quanto la persona si sposta sul supporto senza alzarsi da questo.
Inoltre, grazie ai suoi particolari componenti ed alla loro particolare disposizione, il sensore ? relativamente compatto, economico e preciso.
Il supporto secondo la presente descrizione pu? vantaggiosamente comprendere anche dispositivi passivi, ossia dispositivi simili ma senza sensore, che possono sostituire in maniera semplice e veloce i pi? costosi dispositivi attivi quando non ? necessaria la presenza del sensore, ad esempio ai bordi della matrice formata dalle sedi per i sensori nel supporto.
La particolare unit? di controllo del supporto consente di acquisire i dati in forma analogica e convertirli digitalmente per essere elaborati da un software, ad esempio installato su un elaboratore esterno, cos? da facilitare l?uso del supporto non solo da parte di personale non qualificato ma anche dalla stessa persona che ? sul supporto.
Il metodo secondo la presente descrizione pu? quindi essere impiegato non solo come una delle varie fasi operative di pi? ampio metodo diagnostico, ma anche per scopi commerciali, ad esempio per scegliere il materasso o la sedia pi? adatti ad una persona.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori vantaggi e caratteristiche del dispositivo, del supporto e del metodo secondo la presente descrizione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata di alcune loro forme realizzative, da considerare esempi non limitativi delle rivendicazioni, con riferimento agli annessi disegni in cui: - la figura 1 mostra una vista laterale del dispositivo;
- la figura 2 mostra una vista dall?alto del sensore del dispositivo;
- la figura 3 mostra una vista dal basso dell?elemento deformabile del dispositivo;
- la figura 4 mostra una vista dall?alto del dispositivo;
- la figura 5 mostra una vista dal basso del dispositivo;
- la figura 6 mostra una vista dall?alto della cella di carico del dispositivo;
- la figura 7 mostra una vista dal basso di una variante passiva del dispositivo; - la figura 8 mostra una vista parziale dall?alto del supporto senza il dispositivo; - la figura 9 mostra una vista parziale in sezione longitudinale del supporto con il dispositivo;
- la figura 10 mostra uno schema elettrico del dispositivo;
- la figura 11 mostra uno schema elettrico della variante passiva del dispositivo; - la figura 12 mostra una vista dall?alto del supporto;
- la figura 13 mostra una vista laterale del supporto;
- la figura 14 mostra uno schema a blocchi del supporto.
Forme realizzative esemplificative
Le figure da 1 a 5 e 9 mostrano una forma realizzativa del dispositivo, in cui un elemento deformabile 1 atto ad essere deformato dal peso di una persona ? unito ad un sensore 2, preferibilmente in maniera removibile, come mostrato dalle frecce di figura 1. A tale scopo, la base dell?elemento deformabile 1 pu? essere provvista di un primo strato 3 in velcro che pu? essere unito in maniera removibile ad un secondo strato 4 in velcro del sensore 2. L?elemento deformabile 1 pu? essere realizzato in un materiale elastomerico naturale o sintetico e/o pu? avere una forma sostanzialmente ogivale, ad esempio una forma sostanzialmente conica, in cui la base del cono ? unita in maniera coassiale ad una base di un cilindro avente sostanzialmente lo stesso diametro del cono. L?altezza dell?elemento deformabile 1 ? preferibilmente di 4-6 cm. IT1291920 descrive ulteriori possibili materiali e forme dell?elemento deformabile 1.
Il sensore 2 pu? comprendere almeno un circuito stampato 5 unito al secondo strato 4 in velcro e/o ad almeno una cella di carico 6. Il circuito stampato 5 ? quindi preferibilmente disposto tra l?elemento deformabile 1 e la cella di carico 6. A tale scopo, il circuito stampato 5 comprende un primo foro attraversato da una vite 7 avvitata in un foro filettato 8 della cella di carico 6, in modo che la testa della vite 7 sia rivolta verso l?elemento deformabile 1 e sia disposta in un?apertura ricavata nel secondo strato 4. La cella di carico 6 comprende a sua volta una barra flessibile, in particolare di metallo e/o con una forma sostanzialmente parallelepipeda, in cui un?estremit? presenta una prima sporgenza 6a rivolta verso il circuito stampato 5 e/o l?altra estremit? presenta una seconda sporgenza 6b rivolta dal lato opposto al circuito stampato 5. Le sporgenze 6a e/o 6b presentano una forma sostanzialmente parallelepipeda e/o sono realizzate in un pezzo unico con la barra flessibile. L?asse longitudinale A della barra flessibile della cella di carico ? sostanzialmente parallelo al circuito stampato 5. Il foro filettato 8 della cella di carico 6 attraversa la prima sporgenza 6a. La cella di carico 6 pu? comprendere un ulteriore foro 9, che pu? non essere filettato, attraversa la seconda sporgenza 6b e/o ? allineato con un?apertura 10 ricavata nel circuito stampato 5. L?apertura 10 del circuito stampato 5 ha preferibilmente un?estensione uguale o maggiore dell?estensione del foro 9 della cella di carico 6. I fori 8 e 9 della cella di carico 6 sono preferibilmente disposti lungo l?asse longitudinale A e/o i loro assi longitudinali sono sostanzialmente paralleli tra loro e sostanzialmente perpendicolari all?asse longitudinale A.
Preferibilmente, la base dell?elemento deformabile 1, gli strati in velcro 3, 4 e/o il circuito stampato 5 hanno sostanzialmente la stessa estensione perimetrale, in particolare con un profilo sostanzialmente circolare, ad esempio avente sostanzialmente lo stesso diametro D1, preferibilmente di 3-5 cm. La cella di carico 6 ha preferibilmente una lunghezza di 3-5 cm, una larghezza di 5-15 mm e/o uno spessore di 1-3 mm nella parte centrale e di 2-6 mm alle estremit?, in corrispondenza delle sporgenze 6a e/o 6b.
La cella di carico 6 comprende almeno un estensimetro 11 preferibilmente disposto al centro della barra flessibile, sul lato rivolto verso il circuito stampato 5, in modo che l?estensimetro 11 ? sottoposto ad un allungamento quando viene applicato un peso alla cella di carico 6. L?estensimetro 11 ? collegato ad un connettore 12 del circuito stampato 5 mediante una serie di conduttori 13, in particolare con le estremit? saldate all?estensimetro 11 e/o al connettore 12. Il circuito stampato 5 comprende almeno una serie di piste, in particolare disposte su entrambi i lati del circuito stampato 5, che collegano tra loro l?estensimetro 11, tramite il connettore 12 ed i conduttori 13, con mezzi per elaborare i segnali emessi dall?estensimetro 11, in particolare un amplificatore 14, e/o un connettore 15, entrambi disposti sul circuito stampato 5, preferibilmente dal suo lato opposto all?elemento deformabile 1. Il circuito stampato 5 pu? comprendere inoltre un resistore 16 e/o un condensatore 17, che sono collegati all?amplificatore 14 e/o al connettore 15 mediante le piste del circuito stampato 5.
La figura 7 mostra una variante 2? del sensore 2, la quale ? simile ma non comprende l?estensimetro 11 ed i componenti del circuito stampato 5, ad eccezione del connettore 15, che invece ? presente, in cui le piste del circuito stampato 5 collegano tra loro solo le linee del connettore 15. Pertanto, il sensore 2? realizza una variante passiva del dispositivo secondo la presente invenzione.
Le figure 8 e 9 mostrano una porzione (delimitata da linee tratteggiate) di un supporto 20 per una persona, in particolare di un lettino o di una sedia, la quale comprende almeno una sede 21 atta ad alloggiare stabilmente ed almeno parzialmente il sensore 2 o 2?, in modo che l?elemento deformabile 1 ad esso associato sporga dal supporto 20, in particolare per un?altezza sostanzialmente uguale all?altezza dell?elemento deformabile 1. A tale scopo, il fondo della sede 21 comprende almeno un foro filettato 22 per una vite 23 che attraversa il foro non filettato 9 del sensore 2 o 2?, in modo che il sensore 2 o 2? possa essere fissato in maniera removibile nella sede 21 mediante la vite 23. A tale scopo, prima di applicare l?elemento deformabile 1 sul sensore 2 o 2?, la vite 23 pu? essere avvitata nel foro filettato 22 della sede 21 mediante la punta di un utensile che attraversa l?apertura 10 nel circuito stampato 5 ed una corrispondente apertura 24 ricavata nello strato in velcro 4. La sede 21 comprende anche almeno un?apertura 25 per almeno un cavo 26 che pu? essere collegato al connettore 15 del sensore 2 o 2? prima che quest?ultimo sia fissato nella sede 21. La sede 21 ha preferibilmente una forma sostanzialmente cilindrica, in particolare con un diametro D2 di 4-6 cm ed un?altezza di 1-2 cm.
La figura 10 mostra uno schema elettrico del sensore 2, in cui l?amplificatore 14 pu? essere collegato tramite il connettore 15 ad una sorgente di tensione Vcc e ad una massa Gnd per trasmettere un segnale d?uscita Vo, sempre dal connettore 15, che ? collegato al cavo 26. L?amplificatore 14 ? preferibilmente un amplificatore strumentale, ad esempio il modello INA 125 della Texas Instruments. Il resistore 16, in particolare con una resistenza di 68 Ohm, determina lo stadio di amplificazione dell?amplificatore 14 ed il condensatore 17, in particolare con una capacit? di 100 pF, stabilizza l?alimentazione dell?amplificatore 14.
In questo modo, quando il sensore 2 ? nella sede 21 ed ? provvisto dell?elemento deformabile 1, una forza applicata sull?elemento deformabile 1, oltre a deformare quest?ultimo, piega la parte centrale della cella di carico 6, cos? che l?estensimetro 11 emette un segnale che varia in funzione di tale forza e che viene amplificato dall?amplificatore 14 per ottenere il segnale in uscita Vo trasmesso dal sensore 2 attraverso il connettore 15 ed il cavo 26.
La figura 11 mostra uno schema elettrico del sensore 2?, in cui due terminali del connettore 15 sono direttamente collegati tra loro da una pista del circuito stampato 5, in modo che il segnale in uscita Vo trasmesso dal sensore 2? sia zero, ossia sia collegato alla massa Gnd.
Le figure 12 e 13 mostrano un supporto 20 per persone, in particolare un lettino, che comprende una pluralit? di sedi 21, in particolare disposte come una matrice su pi? file traversali e colonne longitudinali sulla porzione superiore del supporto 20, che ha una forma sostanzialmente parallelepipeda ed ? atta a sostenere una persona sdraiata. La distanza tra due sedi 21 adiacenti ? preferibilmente minore di 1 cm. Il supporto 20 comprende in particolare nove file di colonne, ciascuna con quattordici sedi 21 ricavate in una lastra di materiale rigido, in particolare polietilene. Le sedi 21 comprendono sensori 2 o 2? (mostrati con linee tratteggiate in figura 12), ciascuno provvisto di un elemento deformabile 1 che sporge dal supporto 20 ed ? atto ad essere deformato dal peso della persona disposta sul supporto 20. I dispositivi passivi con i sensori 2? sono preferibilmente disposti lungo le file e/o le colonne esterne della matrice. Il supporto 20 pu? essere provvisto di un meccanismo di sollevamento/abbassamento e di uno o pi? cuscini 28, ad esempio per sostenere la testa della persona. Il supporto 20 ? inoltre provvisto di un?unit? di controllo 29 collegata ad un alimentatore 30 e preferibilmente disposta di fianco alle sedi 21.
In un?altra forma realizzativa, il supporto per persone pu? essere una sedia, in cui la seduta e/o lo schienale comprendono gli stessi mezzi del supporto 20, in particolare sedi 21 con sensori 2 o 2? provvisti di elementi deformabili 1 che sporgono verso una persona seduta, realizzando sostanzialmente le stesse funzioni del supporto 20 per analizzare la postura di questa persona.
La figura 14 mostra l?unit? di controllo 29 del supporto 20 che comprende uno o pi? multiplexer 31, in particolare una pluralit? n di multiplexer 31, ad esempio fino a otto multiplexer 31. Un gruppo di m sensori 2, in particolare fino a sedici sensori 2, ? collegato ad un multiplexer 31, in modo che i segnali in uscita Vo dei sensori 2 di un gruppo siano combinati tra loro da un multiplexer 31 prima di essere campionati da almeno un campionatore di un microcontrollore 32 che riceve in ingresso i segnali Sn trasmessi da ciascun multiplexer 31. In particolare, ciascun multiplexer 31 comprende un multiplexer analogico, ad esempio il modello 74HC4067 della Texas Instruments, che riceve i segnali in uscita Vo dei sensori 2 e li trasmette a due o pi? registri a scorrimento, ad esempio il modello 74HC595 della Texas Instruments, a loro volta collegati al microcontrollore 32. L?indirizzamento dei multiplexer 31 da parte del microcontrollore 32 per sincronizzare il segnale in uscita Vo da campionare ? ottenuto mediante uno o pi? inverter logici 33, ad esempio il modello SN74HC04DRG4 della Texas Instruments, ed uno o pi? AND logici 34, ad esempio il modello SN74HC08DRG4 della Texas Instruments, collegati tra i multiplexer 31 ed il microcontrollore 32. Il microcontrollore 32 ? ad esempio un microcontrollore ATMEL ATmega2560 e pu? trasmettere segnali digitali DS corrispondenti ai segnali in uscita Vo dei sensori 2 attraverso un?interfaccia 35, ad esempio USB e/o Bluetooth, ad un elaboratore 36, ad esempio un computer od uno smartphone, provvisto di mezzi di input e/o di output, in particolare un visore che mostra la posizione di ciascun sensore 2 o 2? e la forza agente su di esso (zero per i sensori 2?), nonch? ulteriori dati sulla postura ottenuti elaborando i segnali digitali DS mediante algoritmi di elaborazione software.
Il metodo per analizzare la postura di una persona comprende quindi le fasi operative di disporre questa persona sul supporto 20 e trasformare i segnali in uscita Vo analogici dei sensori 2 del supporto 20 in segnali digitali DS, che sono elaborati dall?elaboratore 36 per fornire informazioni sulla postura della persona.
Varianti od aggiunte possono essere apportate dagli esperti del ramo alle forme realizzative qui descritte ed illustrate restando nell?ambito delle seguenti rivendicazioni. In particolare, ulteriori forme realizzative possono comprendere le caratteristiche tecniche di una delle seguenti rivendicazioni con l?aggiunta di una o pi? caratteristiche tecniche descritte nel testo od illustrate nei disegni, prese singolarmente od in qualsiasi combinazione reciproca.
Claims (14)
1. Dispositivo per analizzare la postura di una persona, il quale dispositivo comprende un elemento deformabile (1) atto ad essere deformato dal peso di questa persona, caratterizzato dal fatto che l?elemento deformabile (1) ? unito ad un sensore (2) comprendente almeno un circuito stampato (5) provvisto di almeno una cella di carico (6) e di mezzi (14) per elaborare i segnali trasmessi da questa cella di carico (6).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui il circuito stampato (5) ? disposto tra l?elemento deformabile (1) e la cella di carico (6).
3. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la cella di carico (6) comprende almeno un estensimetro (11) collegato alle piste del circuito stampato (5).
4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la cella di carico (6) comprende una barra flessibile in cui un?estremit? presenta una prima sporgenza (6a) rivolta verso il circuito stampato (5) e/o l?altra estremit? presenta una seconda sporgenza (6b) rivolta dal lato opposto al circuito stampato (5).
5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il circuito stampato (5) comprende un primo foro attraversato da una vite (7) avvitata in un foro filettato (8) della cella di carico (6), in modo che la testa della vite (7) sia rivolta verso l?elemento deformabile (1).
6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la cella di carico (6) comprende un foro (9) che ? allineato con un?apertura (10) che ha un?estensione uguale o maggiore dell?estensione di questo foro (9) ed ? ricavata nel circuito stampato (5).
7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi (14) per elaborare i segnali trasmessi dalla cella di carico (6) comprendono un amplificatore, in particolare un amplificatore strumentale.
8. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui l?amplificatore (14) ed un connettore (15) sono disposti sul lato del circuito stampato (5) opposto all?elemento deformabile (1).
9. Supporto (20) per analizzare la postura di una persona, in cui il supporto (20) comprende una pluralit? di sedi (21) atte ad alloggiare stabilmente ed almeno parzialmente il sensore (2) di un dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in modo che l?elemento deformabile (1) sporga dal supporto (20).
10. Supporto (20) secondo la rivendicazione precedente, in cui le sedi (21) comprendono un sensore (2, 2?) di un dispositivo per analizzare la postura di una persona, il quale ? fissato in una sede (21) mediante una vite (23) che attraversa un foro (9) del sensore (2, 2?) ed ? avvitata in almeno un foro filettato (22) ricavato nel fondo della sede (21).
11. Supporto (20) secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui il supporto (20) comprende un?unit? di controllo (29) provvista di almeno un microcontrollore (32) atto a trasformare in segnali digitali (DS) i segnali in uscita (Vo) dei sensori (2).
12. Supporto (20) secondo la rivendicazione precedente, in cui l?unit? di controllo (29) comprende uno o pi? multiplexer (31) collegati al microcontrollore (32), in cui i multiplexer (31) sono atti ad essere collegati ad una pluralit? di sensori (2, 2?).
13. Supporto (20) secondo la rivendicazione precedente, in cui i multiplexer (31) comprendono un multiplexer analogico collegato a due o pi? registri a scorrimento a loro volta collegati al microcontrollore (32).
14. Metodo per analizzare la postura di una persona, il quale comprende le seguenti fasi:
- disporre la persona su un supporto (20) secondo una delle rivendicazioni da 9 a 12;
- trasformare i segnali in uscita (Vo) dei sensori (2, 2?) del supporto (20) in segnali digitali (DS);
- elaborare detti segnali digitali (DS) con un elaboratore (36) per fornire informazioni sulla postura della persona.
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