IT9082530A1 - Dispositivo per la misurazione del lavoro muscolare - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO PER LA MISURAZIONE DEL LAVORO MUSCOLARE"

R I A S S U N T O

La presente domanda ha per oggetto un dispositivo per la misurazione del lavoro muscolare svolto nella movimentazione di carichi associati ad un attrezzo ginnico.

La peculiarità del dispositivo consiste nel fatto di essere costituito da uno o più mezzi, associati a detto attrezzo ginnico, i quali sono atti a misurare lo spostamento dei citati carichi ed il tempo impiegato dai medesimi per conseguire tale spostamento.

Tali mezzi risultano inoltre connessi ad un dispositivo per la visualizzazione di dati quali la potenza muscolare sviluppata durante l ' esercizio e l ’ entità dell ' energia b i orni chi mi utilizzata in modo da consentire all'atleta che sta effettuando le esercitazioni sull’attrezzo ginnico di essere istantaneamente informato sul tipo e quindi sulla qualità del lavoro muscolare che sta sviluppando.

DESCRIZIONE

La presente domanda ha per oggetto un dispositivo per la misurazione del lavoro muscolare svolto nella movimentazione di carichi associati ad un attrezzo ginnico o su macchine cosi dette di muscolazione le quali utilizzino sistemi di carico gravitazionali.

Oggi giorno tale lavoro muscolare sviluppato durante le esercitazioni non risulta misurabile qualitativamente nel senso che quando viene sollevato un carico, il soggetto che esegue il movimento può venire a conoscenza solo dell'entità del carico e quindi del peso, sollevato.

Naturalmente ciò vale sia quando il carico viene sollevato direttamente dal soggetto, il quale ad esempio usa un bilanciere, che quando il carico viene sollevato od abbassato attraverso il sistema di cavi e pulegge a raggio costante o variabile.

Si ha cosi che il soggetto che si sta allenando o riabilitando sulla macchina di muscolazione o sull'attrezzo ginnico non conosce esattamente il tipo e quindi la qualità del lavoro muscolare che sta eseguendo.

Si ha infatti che i vari piani di allenamento, programmatIi~rad esempio per un paziente che deve essere abilitato o per atleta, che si deve allenare o per un individuo che vuole migliorare le sue condizioni fisiche, vengono pianificati ad espressi in percentuale, delle capacità massimali possedute dal soggetto in questione.

I valori che vengono evidenziati quindi non rappresentano i carichi effettivi nel senso che quando si asserisce di lavorare ad una certa percentuale del massimale, tale indicazione non risulta indicativa del lavoro qualitativo eseguito dato che, supponendo di avere un massimale di 100 kg., lavorare con l'85% significa lavorare con 85 kg. e che quando si lavora con un carico di 85 kg. dal punto di visto fisiologico gli effetti provocati possono essere completamente differenti a seconda di come viene eseguito l'esercizio.

Pertanto si ha che se il carico viene sollevato al massimo della velocità consentita dal medesimo si avrà, da parte dell'utilizzatore, lo sviluppo di una determinata potenza muscolare; se invece il carico viene sollevato a velocità minore varierà lo sviluppo della potenza muscolare.

In questo modo gli effetti biologici provocati risultano essere completamente differenti da quelli prodotti nel primo caso: in tale primo caso infatti potremo conseguire un miglioramento delle qualità neuromuscolari mentre nel secondo caso saranno stimolati di più i processi metabolici locali (cioè la resistenza muscolare).

Compito principale di quanto forma oggetto I „la presente domanda è quindi quello di eliminare gli inconvenien ti sopra lamentati in tipi noti escogitando un dispositivo che consenta di fornire all'utilizzatore di macchine di muscolazione o attrezzi ginnici dati e registrazioni relative al tipo ed alla qualità del lavoro muscolare estrinsecato e quindi sugli effetti fisiologici provocati dall'allenamento.

Nell'ambito del compito sopra esposto un altro importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che consenta anche la visualizzazione e la registrazione delle energie biochimiche utilizzate per produrre il lavoro meccanico. Ancora un importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che alle caratteristiche precedenti accomuni quella di evidenziare e registrare dati che permettono di individuare i processi metabolici nelle loro varie forme. Ancora un importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che alle caratteristiche precedenti accomuni quella di visualizzare e registrare la quantità di energie bruciate per produrre lavoro muscolare di tipo concentrico e lavoro muscolare di tipo eccentrico.

Ancora un importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che risulti strutturalmente semplice nonché di facile e rapida applicazione a macchina di muscolazione o attrezzi ginnici ,

Ancora un importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che alle caratteristiche precedenti accomuni quello di risultare affidabile e sicuro nell’uso, il medesimo non richiedente particolari condizioni tecniche per il suo impiego.

Non ultimo scopo è quello di ottenere un dispositivo che risulti presentare costi contenuti e non sia soggetto ad assidue manutenzioni.

Il compito e gli scopi sopra accennati nonché altri che più chiaramente appariranno in seguito vengono raggiunti da un dispositivo per la misurazione del lavoro muscolare svolto nella movimentazione di carichi associati ad un attrezzo ginnico o ad una macchina di muscolazione, che si caratterizza per il fatto di essere costituito da uno o più mezzi, associati a detta macchina di muscolàzione o attrezzo rigido, atti a misurare lo spostamento di detti carichi ed il tempo impiegato per conseguire a detto spostamento, detti mezzi essendo connessi ad un dispositivo per la visualizzazione di dati quali la potenza muscolare sviluppata durante l'esercizio e l'entità dell'energia biochimica utilizzata.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una particolare, ma non esclusiva, forma di realizzazione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nella allegata tavola di disegni in cui:

la fig. 1 illustra, in una vista schematica i componenti il dispositivo nella particolare applicazione ad un bilanciere; la fig. 2 illustra, in una vista laterale, l'attrezzo ginnico.

Con riferimento alle figure precedentemente citate con il numero 1 si è indicata una macchina di muscolazione o un attrezzo ginnico che,nel caso particolare evidenziato, è costituito da un telaio 2 presentante predisposti supporti laterali 3 per la guida di un bilanciere 4 a cui possono essere associati, alle estremità, dei carichi costituiti da usuali dischi 5.

Il dispositivo perla misurazione del lavoro muscolare svolto dalla macchina di muscolazione 1 risulta comprendere dei mezzi per la misurazione dello spostamento del carico gravitazionale costituito dal bilanciere 4, gli stessi potendo essere costituiti da cellule fotoelettriche, dispositi ad infrarossi, accelerometri, strumenti a fibre ottiche o comunque sistemi di rilevamento, di tipo noto che, nella particolare forma realizzativa vengono evidenziati con un rilevatore (encoder) 6 supportato al telaio 2 tramite una prima staffa 7 e presentante un alberino 8 calettato in corrispondente di una prima carrucola 9 girevolmente associata ad una seconda staffa 10 vincolata al telaio 2.

In corrispondenza della prima carrucola 9 risulta associato un elemento di tensionamento quale un cavetto o una guaina 11 la quale interagisce con una seconda carrucola 12 girevolmente associata in corrispondenza di una terza staffa 13 vincolata al telaio 2.

Vantaggiosamente la prima carrucola 9 è ass ociata in prossimità dell ' estremità inf eriore al telaio 2 , me Dtre la seconda carrucola 12 è associata in corrispondenza dell ’estremità superiore al telaio stesso.

Il cavetto o la guaina 11 inoltre risulta connessa in corrispondenza del bilanciere 4 in modo tale che ad uno spostamento verticale del medesimo corrisponda un analogo e pari spostamento del cavetto o guaina 11 , spostamento rilevabile tramite il rilevatore 6.

Il dispositivo per la misurazione del lavoro muscolare risulta inoltre comprender dei mezzi per la visualizzazione e la memorizzazione dello spostamento imposto al bilanciere 4 i quali sono costituti da una unità 14, connessa al rivelatore 6, dotata di un visore 15 ed internamente di una unità logica centralizzata per l’elaborazione delle informazioni dal rilevatore 6 stesso.

Tale unità 14 quindi consente anche di valutare il tempo impiegato dall<1>utilizzatore per conseguire lo spostamento imposto al carico gravitazionale e di elaborare tale dato con quello relativo allo spostamento.

Vantaggiosamente all'unità 14 può essere connesso un computer 16 per la gestione e la elaborazione dei dati rilevati ed elaborati in corrispondenza dell'unità 14.

Durante lo volgimento dell’esercizio e quindi del sollevamento del carico gravitazionale associato al bilanciere 4, si avrà che l 'unità 14 misura , tramite il rilevatore 6 , lo spostamento di tale carico e congiuntamente misura il temp impiegato a percorre tale spostamento.

Nella valutazione della qualità del lavoro muscolare sviluppato si riporteranno nel proseguio delle formulazioni che si sono constatate dare ottimi risultati anche se riportate in forma molto semplice e schematica: le formulazioni che seguono infatti pur nella loro semplicità si sono constatate essere sufficienti a conseguire il risultando voluto nella specificità dell<1>argomento.

Nel considerare quindi il lavoro meccanico L effettuato durante il sollevamento, potremo considerare come il medesimo sia ottenuto moltiplicando per la distanza D percorsa dal carico gravitaziónale una forza costituita dalla massa m del carico moltiplicata per 1 'accelerazione di gravità g e quindi: L = m x g x D.

Quando necessario, si calcolerà l 'effetto dell' attrito nel computo del lavoro.

Inoltre durante il calcolo del lavoro si terrà presente dell ' ef fetto prodotto dalle dif f erenti coppie di f orze che vengono esercitate e prodotte da diversi bracci di leva che possono essere present i in una determinat a macchina di muscolazione.

L'unità 14 potrà quindi evidenziare sul visore 15 tale dato unitamente a quello relativo alla potenza media P sviluppata nell’ arco di tempo t impiegato per compiere lo spostamento D e quindi: P = L/ : t .

In questo modo durante le esercitazioni che il soggetto sta-. eseguendo sulla macchina di muscolazione pot rà esse re istantaneamente informato sul t ipo di lavoro muscolare che sviluppa tramite l 'unità 14.

Si ha quindi che ad ogni ciclo di lavoro una unità logica centralizzata, quale un microprocessore, ricevute le informazioni di spostamento e del tempo impiegato a spostare il carico calcolerà l 'entità del lavoro e della potenza media sviluppata.

Questi dati potranno essere visualizzati da chi esegue l'esercizio tramite il visore 15.

Il lavoro della potenza media potrà inoltre essere espresso in percentuale del lavoro massimo di potenza meccanica estrinsecato dai muscoli impegnati .nel movimento.

Conosciuta la percentuale di potenza media rispetto al valore mass imo di potenza meccanica si può calcolare indirettamente il tipo di processo metabolico coinvolto durante quella determinata contrazione muscolare.

Si possono così quantizzare le energie biochimiche utilizzate per produrre il lavoro e nello stesso tempo individuare i processi metabolici nelle loro varie forme.

Si può inoltre calcolare la quantità di energie bruciate per produrre il lavoro muscolare di tipo concentrico (positivo) e di lavoro eccentrico (negativo) .

Nel proseguito si identif icicherà quale energia biochimica l'energia che viene utilizzata dai muscoli e che proviene da dis t int i subs t rati metabol ici ; l ' ent it à di tale energia biochimica utilizzata durante la contrazione muscolare si potrà calcolare considerando sia l 'energia consumata durante il lavoro concentrico (positivo) , quest 'ultimo indicato come Lpos, sia l 'energia biochimica utilizzata durante il lavoro eccentrico (negativo) quest 'ultimo indicato con la sigla Lneg.

L ' energia biochimica consuma t a duran te il lavoro concentrico, indicata con la sigla Elp, potrà essere calcolata secondo la seguente formulazione : Elp = Lpos x A dove il coefficiente A può assumere valori compresi tra un minimo di 5 ed un massimo di 10.

L'entità dell'energia biochimica utilizzata durante il lavoro eccentrico, indicata con la sigla Eln, potrà essere calcolata con la seguente formula: Eln = Lneg x B dove il coefficiente B-può assumere valori compresi tra un minimo 0,60 sino ad un massimo di 2,00.

Il dispositivo può anche valutare la potenza massima che può sviluppare un determinato muscolo o gruppi di muscoli.

Per poter ottenere questo occorre solamente misurare la potenza durante esercitazioni in cui vengono utilizzati carichi minimi e carichi massimali: si otterrà cosi empiricamente qual'è il carico con cui il muscolo o i muscoli riescono ad esprimere la potenza massima.

Quest'ultima potrà essere indicata come il 100% x 100% della potenza massima.

Per tanto, ogni qualvoltal'individuo esegua un esercizio;'e quindi un lavoro muscolare, il dispositivo, tramite l'unità 14, calcolerà il valore in percentuale della potenza massima.

In questo modo l ' individuo può ricevere una informazione visiva o acustica che lo informa sull ’ entità o la qualità di lavoro muscolare prodot to e quindi ve rrà in f ormato automat icament e del t ipo di energia biochimica che s t a utilizzando durante la contrazione.

Si è cosi constatato come , il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati essendosi escogitato un dispositivo che permette di misurare qualitativamente il lavoro muscolare sviluppato durante le esercitazioni eseguite su macchine .di muscolazione che utilizzino sistemi di carico gravitazionali.

Naturalmente quanto forma oggetto della presente domanda può esser suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del medesimo concetto inventivo.

Naturalmente anche le i materiali nonché i componenti il dispositivo potranno essere i più consoni a seconda delle specifiche esigenze o della particolare macchina di muscolazione utilizzata.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo per la misurazione del lavoro muscolare svolto nella movimentazione di carichi associati ad un attrezzo ginnico o ad una macchina di muscolazione, che si caratterizza il fatto di essere costituito da uno o più mezzi, associati a detta macchina di muscolazione o attrezzo rigido, atti a misurare lo spostamento di detti carichi ed il tempo impiegato per conseguire a detto spostamento, detti mezzi essendo connessi ad un dispositivo per la visualizzazione di dati quali la potenza muscolare sviluppata durante l'esercizio e l'entità dell'energia biochimica utilizzata.
2. 2) Dispositivo come alla rivendicazione 1 che si caratterizza per il fatto che detta macchina di muscolazione o attrezzo ginnico è, in una particolare forma realizzativa, costituito da un telaio presentante predisposti supporti laterali per la guida di uno o più carichi gravitazionali, quali un bilanciere a cui possono essere associati, alle estremità, dei carichi costituiti da usuali dischi.
3. 3) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 2 che si caratterizza per il fatto di comprendere mezzi per la misurazione dello spostamento di detto carico gravitazionale, gli stessi potendo essere costituiti da cellule fotoelettriche, dispositi ad infrarossi, accelerometri, strumenti a fibre ottiche o comunque sistemi di rilevamento.
4. 4) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 3 che si caratterizza per il fatto che detti mezzi sono costituiti da un un rilevatore, noto anche con il termine "encoder", supportato a detto telaio tramite una prima staffa e presentante un alberino calettato in corrispondente di una prima carrucola girevolmente associata ad una seconda staffa vincolata a detto telaio.
5. 5) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 4 che si caratterizza per il fatto che in corrispondenza di detta prima carrucola risulta associato un elemento di tensionamento, quale un cavetto o una guaina, interagente con una seconda carrucola girevolmente associata in corrispondenza di una terza staffa vincolata a detto telaio.
6. 6) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 5 che si caratterizza per il fatto che detta prima carrucola è associata in prossimità dell'estremità inferiore di detto telaio, detta seconda carrucola essendo associata in corrispondenza dell'estremità superiore di detto telaio stesso.
7. 7) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 5 che si caratterizza per il fatto che detto elemento di tensionamento è connesso a detto carico gravitazionale o a detto bilancere in modo tale che ad uno spostamento verticale di quest'ultimo corri sponda un suo analogo e pari spostamento rilevabile e misurabile tramite detto rilevatore.
8. 8) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 7 che si caratterizza per il fatto di comprender dei mezzi per la visualizzazione e la memorizzazione dello spostamento imposto a detto carico gravitazionale o bilancere i quali sor -unità, connessa a detto rivelatore, dotata di un visore ed inter namente di una unità logica centralizzata per l'elaborazione delle informazioni.
9. 9) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 8 che s caratterizza per il fatto che detta unità conteggia il tempo1 impiegato dall’utilizzatore per conseguire lo spostamento imposto a detto carico gravitazionale ed elabora tale dato con quello relativo allo spostamento, a detta unità potendo essere connesso un computer per la gestione e la elaborazione dei dati rilevati ed elaborati in corrispondenza della stessa. 10} Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 9 che si caratterizza per il fatto che detta unità e/o computer durante lo volgimento dell'esercizio e quindi del sollevamento di detto carico gravitazionale elabora il dato relativo allo spostamento di detto carico congiuntamente alla valutazione del tempo impiegato per conseguire il medesimo al fine di conseguire il computo del lavoro meccanico svolto, della potenza media sviluppata eventualmente espressa in percentuale del lavoro massimo di potenza meccanica estrinsecato dai muscoli impegnati nel movimento ed il tipo di processo metabolico coinvolto durante quella determinata contrazione muscolare tramite la quantificazione delle energie biochimiche utilizzate, questo permettendo di individuare i processi metabolici nelle loro varie forme. 11) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 10 che si caratterizza per il fatto che dette energie biochimiche sono costituite dalle energie che vengono utilizzate dai muscoli e che provengono da distinti substrati metabolici, l'entità di dette^ energie biochimiche calcolandosi considerando sia l'energia con sumata durante il lavoro concentrico (positivo), quest'ultima indicato come Lpos, sia l’energia biochimica utilizzata durante V il lavoro eccentrico (negativo) quest'ultimo indicato con la sigla Lneg. 12) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 11 che si caratterizza per il fatto che detta energia biochimica consumata durante detto lavoro concentrico, indicata con la sigla Elp, è ottenuta secondo la seguente formulazione: Elp = Lpos x A, detto coefficiente A assumendo valori compresi tra un minimo di cinque ed un massimo di dieci. 13) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 12 che si caratterizza per il fatto che l'entità di detta energìa biochimica utilizzata durante detto lavoro eccentrico, indicata con la sigla Eln, è ottenibile secondo la seguente formula: Eln= Lneg x B, detto coefficiente B assumendo valori compresi tra un minimo di 0,60 (zero virgola sessanta) sino ad un massimo di 2,00 (due). 14) Dispositivo per la misurazione del lavoro muscolare come ad una o più delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per quanto descritto ed illustrato nella allegata tavola di disegni.