IT202100006230A1 - "bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravita'" - Google Patents

Description

Descrizione della domanda del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit??

Il trovato oggetto del presente brevetto per invenzione industriale, riguarda una bio-tuta idonea sia a sostenere l'apparato muscolo-scheletrico e sia a consentire la corretta circolazione dei fluidi corporei, di un soggetto situato in un ambiente privo di gravit?, attraverso l'impiego di un complesso sistema di elettrodi, sensori e strutture semirigide applicati ai tessuti che costituiscono la detta bio-tuta.

Il trovato si prefigge di prevenire eventuali patologie come l'atrofia muscolare, l'allungamento del rachide, la riduzione di massa ossea e una non corretta distribuzione dei liquidi, a cui ? esposto l'organismo di un individuo a seguito della permanenza in ambienti con assenza di gravit?.

Come ? noto, in assenza di gravit? il corpo umano risente di effetti dannosi, alcuni che si verificano a breve termine detti sindrome di adattamento, ed altri effetti maggiormente problematici che si manifestano a lungo termine, come la perdita della massa muscolare, la minore produzione di linfociti, l?insorgenza di tumori e problemi alla vista.

Gli effetti a breve termine, in base ai dati rilevati nel corso delle missioni spaziali, si verificano nelle prime 72 ore di permanenza in assenza di gravit? ed i pi? comuni rilevati sono diarrea, nausea e vomito, allucinazioni, disorientamento e letargia.

Dopo gli effetti precedentemente descritti, percepiti nei primi giorni di permanenza, l'organismo degli astronauti si adatta all'assenza di gravit? ed a seguito di tale adattamento viene sottoposto involontariamente ad una serie di conseguenze dannose a lungo termine.

Una conseguenza dannosa nota che si manifesta durante il periodo di permanenza in assenza di gravit? ? dovuta al fatto che tutti i fluidi corporei, non dovendo pi? vincere la gravit? per la loro circolazione, scorrono pi? liberamente concentrandosi maggiormente nella testa e nel busto, generando una serie di inconvenienti come il glaucoma oculare, dovuto all'aumento di pressione sanguigna nel bulbo dell'occhio, stati congestionali, gonfiore della faccia e mal di testa permanenti dovuto all'aumento della pressione sanguigna intracranica.

Tra i principali inconvenienti gravi di tipo noti, dovuti alla permanenza dell?uomo in ambienti privi di gravit?, vi ? la perdita di massa ossea e muscolare, calcolabile in una riduzione media intorno all'1% per ogni mese di permanenza in un ambiente privo di gravit?.

Alcuni studi hanno dimostrato che in assenza di gravit?, gli osteoblasti, ovvero le cellule addette alla rigenerazione del tessuto osseo, riducono la loro capacit? di assorbimento di minerali dal sangue, con la conseguenza di compromettere il ciclo di rinnovamento delle ossa.

Come noto, la riduzione di attivit? muscolare e sforzo fisico, negli ambienti in assenza di gravit?, ? causa dell'insorgenza di atrofie muscolari, specialmente negli arti inferiori, oltre al rischio di tendiniti, all'accumulo di grasso e difetti posturali.

Per prevenire l'insorgenza di atrofie muscolari, nei lunghi periodi di permanenza all'interno delle stazioni spaziali, il protocollo medico degli astronauti impone rigidi cicli di attivit? fisica giornaliera, su attrezzi ginnici speciali che prevedono l'impiego di corde e zavorre indossabili, per simulare lo sforzo fisico che si impiegherebbe in condizioni gravitazionali.

Uno dei principali fattori di rischio, generato dalla mancanza di sforzo fisico e dalla conseguente riduzione di massa ossea e del tono muscolare, ? l'allungamento del rachide, i cui effetti negativi spesso si traducono in discopatie permanenti.

Scopo del trovato ? quello di fornire una bio-tuta che prevenga le atrofie muscolari, attraverso la generazione, sulla muscolatura di chi la indossa, di una stimolazione continua a bassa frequenza.

Un ulteriore scopo del trovato, ? quello di regolarizzare il flusso dei fluidi corporei di un individuo in un ambiente privo di gravit?, attraverso l'effetto di una compressione differenziata, esercitata sul corpo attraverso l?impiego di tessuto in fibra di carbonio e di materiali elastomerici, con cui ? realizzata la struttura della bio-tuta.

? ancora uno scopo del trovato, quello di fornire una bio-tuta che prevenga l'allungamento del rachide, grazie all'azione contenitiva esercitata da un tutore realizzato in materiale composito stampato come il ?Windform Xt 2.0?.

? un ulteriore scopo del trovato quello di fornire una bio-tuta atta a conservare il tono muscolare, attraverso l'azione di elettrodi realizzati in fibra di nichel e argento, che inducono a contrazioni muscolari e simulano applicazioni di forza muscolare, simili a quelle che avvengono involontariamente in ambiente gravitazionale per il mantenimento del tono.

Un ulteriore vantaggio della bio-tuta oggetto della presente invenzione ? quello di poter essere utilizzata ina ambienti privi di gravit?, ma anche per applicazioni terapeutiche tese a rigenerare la funzionalit? muscolare di un individuo, attraverso il processo di micro stimolazione e compressione differenziata esercitata dalla bio-tuta.

Questi e ulteriori scopi, sono raggiunti dalla bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico e normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui alla presente invenzione, descritta in un?esecuzione preferita non limitativa di ulteriori sviluppi nell?ambito del medesimo brevetto, con l?aiuto delle tavole di disegno allegate che illustrano le seguenti figure:

Fig. 1, una vista frontale della bio-tuta;

Fig. 2, una vista posteriore della bio-tuta;

Fig. 3, una vista frontale della bio-tuta con in evidenza i collegamenti degli elettrodi a placche;

Fig. 4, una vista frontale della bio-tuta con in evidenza le posizioni dei sensori di flessione ed i sensori triassiali;

Fig. 5, una vista posteriore della bio-tuta con in evidenza le posizioni dei sensori di flessione ed i sensori triassiali.

Nelle figure allegate, la bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscoloscheletrico e normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit?, denominata d'ora innanzi per semplicit? come bio-tuta 1, ? composta da un body 2, realizzato in un tessuto a compressioni differenziate, sul quale sono applicati degli elettrodi a placche 3, dei sensori di flessione 4, degli accelerometri triassiali 5, dei sensori di visione 6 ed un tutore semirigido 7.

Il tessuto in cui ? costituito il body 2 ? un materiale composito, preferibilmente realizzato in tessuto composito progettato unicamente per la tuta in materiale PLHT (polyester high tenacity) 82% - ELASTAN 18% a bassa retrazione e a stabilit? dimensionale, in alternativa, un tessuto composito realizzato per il 3% in fibra di carbonio, 69% in polipropilene o poliammide e 28% in ELASTAN, detto tessuto idoneo a esercitare una compressione meccanica sulla muscolatura della persona che la indossa. Detto tessuto, avendo inoltre la caratteristica di essere un materiale di tipo memory foam e resistente all'usura.

Il tessuto che costituisce il body 2 ? inoltre un materiale di tipo antibatterico e antistatico, oleorepellente ed idrorepellente, oltre ad avere la propriet? di essere resistente al cloro.

Come illustrato nelle figure 1, 2 e 3, gli elettrodi a placche 3, applicati al body 2 mediante cuciture perimetrali, sono realizzati in un materiale conduttivo, costituito da un tessuto ortogonale in fibra di nichel e argento rivestiti in silicone. Come illustrato nella figura 3, tutti gli elettrodi a placche 3 sono collegati ad una EPROM 8 posta al di sotto del tutore semirigido 7 mediante cablaggi 9 in argento spiralato elastico.

I sensori di flessione 4 sono realizzati da fasce multistrato, costituite da una coppia di circuiti stampati (PCB) flessibili, affacciati fra loro e dotati ciascuno di una serie di elettrodi.

Tali circuiti stampati (PCB) flessibili, interconnessi da una serie di strisce di poliammide semplice, sono ancorati ad una loro estremit? e tenuti insieme da un manicotto di tipo elastico, per concorrere a costituire le fasce multistrato, in cui sono realizzati detti sensori di flessione 4.

Pi? in dettaglio, i sensori di flessione 4 sfruttano il principio secondo il quale, piegando la fascia multistrato, cambiano le mutue posizioni fra gli elettrodi posti sugli strati superiori rispetto a quelli posti sugli strati inferiori, con l'effetto di generare variazioni capacitive, queste ultime, rilevate da un microcontrollore, sono tradotte in variazioni puntuali del raggio di curvatura della fascia multistrato che costituisce i sensori di flessione 4.

Come illustrato nella figura 4, i sensori di flessione 4, integrati anteriormente al body 2, sono cos? posizionati: una coppia lungo le braccia, una coppia in corrispondenza dell'ileo-psoas ed una ulteriore coppia in corrispondenza della fascia pettorale.

Come illustrato nella figura 5, gli ulteriori sensori di flessione 4 integrati al body 2 posteriormente, sono posizionati uno lungo la linea dorsale ed una coppia lungo il tibiale posteriore.

Gli accelerometri triassiali 5 scelti per poter essere anatomicamente integrati direttamente nel tessuto del body 2 e contestualmente poter operare in ambiente antigravitazionale, sono di tipo ad alte prestazioni, per rispondere ad una serie di esigenze, ovvero, essere di tipo microscopico (MEMS), poter lavorare in condizioni ambientali ostili, essere di tipo anti shock, resistere alle radiazioni elettromagnetiche ed alle scariche elettriche e poter lavorare in un intervallo di temperatura compreso tra -55?C e 125?C.

Tutte le informazioni relative agli spostamenti, i piegamenti e tutte le funzioni motorie eseguite dai gruppi muscolari, controllate dai sensori di flessione 4 e dagli accelerometri triassiali 5, sono monitorate in tempo reale e processate dalla EPROM 8, capace di poter intervenire sulla struttura muscolare, con una adeguata stimolazione elettrica esercitata da parte degli elettrodi a placche 3, applicati al tessuto del body 2.

Per calibrare la stimolazione elettrica in base allo sforzo fisico da esercitare, come per esempio in tutti i casi in cui si debbano utilizzare attrezzi o utensili, la bio-tuta 1, in prossimit? dei polsi, ? dotata di sensori di visione 6, questi ultimi atti sia a riconoscere un oggetto da manovrare e sia a trasferire tale informazione alla EPROM 8, che modificher? lo stimolo elettrico esercitato sulla muscolatura in funzione dell'oggetto da utilizzare.

Per correggere e prevenire i danni derivanti da posizioni posturali scorrette, che si tendono ad assumere durante una lunga permanenza in ambiente antigravitazionale e contestualmente per sostenere il rachide vertebrale, al body 2 della bio-tuta 1 ? integrato un tutore semirigido 7, preferibilmente realizzato in materiale stampato WINDFORM RL.

Come illustrato nella figura 1, detto tutore semirigido 7, stabilizza la colonna vertebrale attraverso tre punti fissi di ancoraggio, di cui il primo punto di ancoraggio 71 sotto il cavallo e, gli altri due punti di ancoraggio 72, sulle spalle all'altezza dei trapezi, lasciando intenzionalmente scoperti e liberi, sia la parte degli addominali e sia le parti laterali dei dorsali, allo scopo che, detto tutore semirigido 7, non possa generare condizioni di costrizione e discomfort nei movimenti.

Come illustrato nella figura 2, per garantire una corretta e pi? stabile condizione posturale, e per evitare perdita di forza nel complesso muscolare coxolombo-pelvico, zona da cui dipende l?efficienza e l?efficacia statica e dinamica del corpo umano, il tutore semirigido 7 prevede una ampia superficie di sostentamento 73 intorno alla zona dei glutei e, due ulteriori punti di ancoraggio inferiori 74, sulle

fasce late delle cosce.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI

1. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit?, costituita da un body (2), realizzato in un tessuto tecnico idoneo ad esercitare compressione muscolare e caratterizzata dal fatto di essere dotata di elettrodi a placche (3), di sensori di flessione (4), di accelerometri triassiali (5), di sensori di visione (6) e integrata di un tutore semirigido (7).

2. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che, la struttura del body (2), ? costruita in modo da esercitare compressioni meccaniche differenziali a seconda delle fasce muscolari interessate e protette dalla bio-tuta (1).

3. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che, il body (2) ? realizzato in tessuto composito in materiale PLHT (polyester high tenacity) 82% - ELASTAN 18% a bassa retrazione e a stabilit? dimensionale.

4. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit?, di cui a rivendicazioni da 1 a 3, in cui il body (2) ? realizzato in tessuto composito di cui il 3% ? fibra di carbonio, il 69% polipropilene o poliammide e il 28% ELASTAN.

5. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit?, di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che, il materiale tecnico impiegato per la realizzazione del body (2) ? un materiale di tipo antibatterico e antistatico, oleorepellente ed idrorepellente ed ha la propriet? di essere resistente al cloro e ad alcuni prodotti chimici.

6. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che gli elettrodi a placche (3) sono applicati al body (2) mediante cuciture perimetrali e costituiti da un tessuto ortogonale in fibra di nichel e argento rivestiti in silicone.

7. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tutti gli elettrodi a placche (3) sono collegati ad una EPROM (8) posta al di sotto del tutore semirigido (7) mediante cablaggi (9) in argento spiralato elastico.

8. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i sensori di flessione (4) sono realizzati da fasce multistrato, costituite da una coppia di circuiti stampati (PCB) flessibili, affacciati fra loro, dotati di elettrodi e interconnessi fra loro da una serie di strisce di poliammide semplice.

9. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i sensori di flessione (4) integrati al body (2) sono cos? posizionati: una coppia lungo le braccia, una coppia in corrispondenza dell'ileo-psoas, una coppia in corrispondenza della fascia pettorale, una coppia lungo il tibiale posteriore ed un ulteriore sensore di flessione (4) lungo la linea dorsale.

10. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che le informazioni relative alle funzioni motorie dei gruppi muscolari, controllati dai sensori di flessione (4) e dagli accelerometri triassiali (5), sono gestite in tempo reale e processate dalla EPROM (8).

11. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che al body (2) della bio-tuta (1) ? integrato un tutore semirigido (7), realizzato in materiale WINDFORM RL.

12. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il tutore semirigido (7) ? realizzato secondo una geometria idonea a stabilizzare la colonna vertebrale mediante tre punti fissi di ancoraggio, un primo punto di ancoraggio fisso (71) sotto il cavallo e gli altri ulteriori punti di ancoraggio (72) sulle spalle all'altezza dei trapezi.

13. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il tutore semirigido (7) ? realizzato in modo da costituire una ampia superficie di sostentamento (73) intorno alla zona dei glutei e due ulteriori punti di ancoraggio inferiori (74) sulle fasce late delle cosce.

14. Bio-tuta idonea a preservare l'apparato muscolo-scheletrico ed a normalizzare la circolazione dei fluidi corporei, in assenza di gravit? di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di essere idonea ad essere impiegata nelle terapie tese a rigenerare la funzionalit? muscolare di un individuo.