ITMI20132180A1 - Attrezzo per il potenziamento e la riabilitazione muscolare in acqua - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

CAMPO DI APPLICAZIONE DELL'INVENZIONE

L’invenzione riguarda il settore degli attrezzi per il potenziamento e la riabilitazione muscolare in acqua degli atleti e delle persone che hanno subito incidenti, interventi chirurgici o malattie invalidanti che richiedono una rieducazione fisioterapica per il potenziamento o il recupero di prestazioni muscolari.

Da tempo sono noti i vantaggi di una attività muscolare sviluppata in acqua, quindi in un mezzo che si oppone ai movimenti degli arti costringendo la muscolatura a compiere determinati sforzi per l’esecuzione di specifici movimenti con il risultato di rinforzare la muscolatura per il raggiungimento di più elevate prestazioni atletiche o per il recupero di potenzialità compromesse, se non addirittura perdute, in seguito a gravi inconvenienti e/o malattie.

La maggior parte delle persone ha potuto provare la maggior fatica necessaria per camminare nell’acqua bassa (livello poco superiore all’altezza delle ginocchia) rispetto al camminare su suolo asciutto, a parità di tutte le altre condizioni, ed ha potuto apprezzare i conseguenti benefici legati al conseguimento di un miglior tono muscolare.

Affinché l’esercizio fisico sia veramente produttivo è necessario incrementare la resistenza offerta dall’acqua al solo arto coinvolto, implementando il carico di lavoro o con attrezzi che aumentino la resistenza frontale all’avanzamento dell’arto o con carichi zavorrati. In questo modo si è sempre agito fino ad ora, cioè in modo tale da far lavorare il fascio muscolare coinvolto con uno sforzo maggiore, poiché da questo eccesso di sforzo nasce il desiderato recupero o rinforzo del tono muscolare.

Fino ad oggi, per determinare e controllare il sovraccarico applicato agli arti durante gli esercizi in acqua, si sono utilizzati diversi mezzi tecnici, quali elastici di trattenuta, pinne, palette, attrezzi zavorrati e masse in materiale spugnoso, in particolare il polietilene espanso. Tali mezzi ostacolano dinamicamente il movimento dell’arto imponendo lo spostamento di una più elevata massa di acqua rispetto a quella richiesta dal movimento stesso, o gravando direttamente con un peso sull’arto coinvolto nel movimento.

Tuttavia il Richiedente si è reso conto che tali mezzi tecnici non soddisfano al meglio le reali necessità della persona che affronta questi allenamenti in acqua. Infatti, lo scopo di ogni esercizio fisico è quello di migliorare la forza e la potenza di uno specifico settore muscolare mentre gli attrezzi sopra citati, durante ogni esercizio, coinvolgono all’interno dei settori muscolari interessati, anche fasci di fibre che non hanno motivo di intervenire in rapporto al settore muscolare che deve essere messo sotto sforzo, ma che sono costretti ad intervenire per compensare o la forza peso o la spinta di Archimede, proprie del materiale con cui sono costruiti tali attrezzi. Le pinne e le palette sono provviste di una superficie piatta la quale sposta una quantità d’acqua variabile in relazione alla direzione del movimento dell’attrezzo. Chiaramente, la quantità d’acqua spostata è massima quando il movimento avviene in direzione perpendicolare alla superficie dell’attrezzo, minima con movimento parallelo alla superficie dell’attrezzo. Lo spostamento della massa d’acqua provocato dal movimento, non essendo detta quantità di valore costante al variare del movimento, pone problemi di perdita di massa, quando si eseguono movimenti secondo una combinazione di direzioni differenti.

Attrezzi zavorrati (più pesanti dell’acqua) richiedono che una parte della muscolatura venga impegnata per vincere la forza peso con una spinta verso l’alto. Attrezzi in espanso dotati di elevato livello di galleggiabilità richiedono un notevole sforzo diretto verso il basso per vincere la spinta di Archimede diretta verso l’alto. Oltre a ciò, gli attrezzi in materiale spugnoso, con l’uso, si deteriorano molto velocemente e vanno sostituiti.

Secondo l’intuizione del Richiedente tutti i problemi evidenziati possono essere risolti utilizzando per costruire gli attrezzi di potenziamento e riabilitazione muscolare in acqua, in modo nuovo e non ovvio, un materiale speciale che, anche se non nuovo in assoluto, non è mai stato utilizzato a questo scopo in quanto il tecnico dell’arte non ne ha mai compreso la potenzialità.

L’invenzione riguarda dunque un attrezzo per il potenziamento e la riabilitazione muscolare in acqua comprendente una massa di materiale spugnoso caratterizzato dal fatto che detto materiale è polivinile espanso a celle aperte. Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di alcune forme d’esecuzione preferite, ma non esclusive, di un attrezzo secondo la presente invenzione del quale vengono forniti, solo a scopo esplicativo e, pertanto, non limitativo, gli uniti disegni, nei quali:

- la figura 1 illustra, in vista prospettica, l’attrezzo dell’invenzione, in una prima preferita forma di esecuzione, particolarmente adatta per poter essere calzata su caviglia e polso;

- la figura 2 illustra, in vista prospettica, l’attrezzo dell’invenzione in una seconda forma di esecuzione, particolarmente adatta per essere impugnata dalla mano;

- la figura 3 illustra, in vista prospettica, l’attrezzo dell’invenzione in una terza forma di esecuzione, particolarmente adatta per essere impugnata come un manubrio;

- la figura 4 illustra in vista prospettica, l’attrezzo dell’invenzione in una quarta forma di esecuzione, adatta per essere indossata sulla caviglia o sul polso; - la figura 5 illustra l’attrezzo dell’invenzione di figura 1 calzato sull’arto inferiore di un utente;

- la figura 6 illustra schematicamente un individuo che esegue un esercizio di aquafitness e/o di riabilitazione in acqua con un attrezzo secondo l’arte nota, in polietilene espanso;

- la figura 7 illustra schematicamente un individuo che esegue un esercizio di aquafitness e/o di riabilitazione in acqua con un attrezzo secondo l’arte nota, in materiale zavorrato;

- la figura 8 illustra schematicamente un individuo che esegue un esercizio simile a quello di figg 6 e 7, con un attrezzo, secondo l’invenzione in polivinile espanso;

- la figura 9 illustra schematicamente un individuo che esegue un esercizio di potenziamento della nuotata con una cavigliera in espanso, secondo l’arte nota;

- la figura 10 illustra schematicamente un individuo che esegue un esercizio equivalente a quello in fig 9 con una cavigliera zavorrata, secondo l’arte nota;

- la figura 11 illustra schematicamente un individuo che esegue un esercizio equivalente a quello in figure 9 e 10 con un attrezzo in polivinile espanso secondo l’invenzione.

La figura 1, come detto, illustra in vista prospettica l’attrezzo secondo l’invenzione in una prima preferita forma di attuazione consistente in un elemento tendenzialmente anulare in materiale polivinilico a celle aperte. Questo tipo di materiale ha la capacità di assorbire acqua come una spugna o un polietilene espanso ma, a differenza del materiale espanso, il polivinile, anche se a celle aperte, assorbe un volume d’acqua sostanzialmente pari al proprio volume. Questo significa che, immerso nell’acqua, assorbe una quantità d’acqua sostanzialmente equivalente al volume d’acqua spostato a causa del proprio volume e quindi non è sostanzialmente soggetto alla spinta di Archimede né alla forza di Newton, cioè a quella del proprio peso. In altre parole, ha un comportamento neutro rispetto al liquido in cui è immerso. Un esempio pratico può chiarire meglio questo aspetto. Presi due elementi geometricamente identici fra loro, ad esempio due anelli rispettivamente in polivinile e in polietilene espanso, ed appoggiati su una superficie liquida, l’anello polivinilico resta immerso nel liquido fino a disporsi con la sua superficie superiore complanare con la superficie del liquido, mentre l’anello in polietilene galleggia sulla superficie liquida mantenendosi completamente emerso. In un secondo esperimento si sono messi a confronto sempre i due elementi geometricamente identici, l’uno in polivinile, secondo l’invenzione, l’altro in polietilene espanso, secondo l’arte già nota, rilevando le seguenti caratteristiche:

ELEMENTO POLIVINILE ESPANSO

Peso elemento disidratato 45 gr. 13 gr.

Peso elemento idratato 330 gr. 13 gr.

Peso di affondamento 40 gr 365 gr. Tempo di emersione 4,10 sec. 0,80 sec. (dalla profondità di 60 cm)

Nella descrizione che precede si è sempre fatto riferimento all’acqua ma ciò non ha evidentemente un intento limitativo; i comportamenti specifici e le differenze fra detti comportamenti si mantengono qualunque sia il tipo di liquido usato ma è altrettanto evidente, e noto, che gli allenamenti e la fisioterapia si effettuano in bacini riempiti con acqua e non con altri possibili liquidi.

Si è già detto che l’attrezzo secondo l’invenzione, in una prima preferita forma di attuazione, consiste in un elemento tendenzialmente anulare. Tendenzialmente anulare significa che può essere anche a pianta esagonale, quadrata, rombica, ottagonale e altre forme similari, oltre che esattamente anulare. Per semplicità di descrizione faremo riferimento a questo elemento chiamandolo anello. In figura 1 viene illustrato un elemento anulare 1 di forma sostanzialmente quadrata, arrotondata con spigoli smussati secondo un profilo ottagonale. Tale elemento è un anello chiuso con un foro centrale passante 2, predisposto per consentire il calzamento dell’anello (figura 5) sull’arto interessato. Chiaramente, se si desidera potenziare la muscolatura della gamba l’attrezzo dovrà essere calzato sulla caviglia, se si desidera potenziare la muscolatura del braccio l’attrezzo dovrà essere calzato sul polso o sulla mano.

Preferibilmente, il diametro esterno del suddetto anello è compreso fra 9 cm e 15 cm, il diametro del foro centrale è compreso fra 4 cm e 6 cm e lo spessore è compreso fra 2 e 6 cm. In particolare, nella forma di attuazione di figura 1 la larghezza “a” dell’elemento, identica secondo due direzioni ortogonali fra loro, è pari a 13 cm, il diametro “d” del foro centrale è pari a 5 cm e lo spessore “s” è pari a 3 cm. Preferibilmente la superficie del foro 2 è irregolare, ad esempio zigrinata o comunque provvista di rilievi radialmente sporgenti verso l’interno. Lo scopo di tale conformazione è quello di assicurare la stabilità della posizione dell’anello sull’arto durante l’esercizio fisico in quanto le dimensioni dell’anello intriso di acqua variano, sia pur modestamente, rispetto alle dimensioni dell’anello asciutto.

In particolare, le dimensioni dell’elemento anulare di figura 1, in condizione disidratata, sono 11 cm x 11 cm x 2 cm, diametro del foro 4,6 cm mentre, in condizione idratata, diventano 13 cm x 13 cm x 5 cm, diametro del foro 5 cm. In una diversa forma di attuazione (figura 2) l’attrezzo secondo l’invenzione presenta una forma prismatica, sostanzialmente di parallelepipedo, provvista di due ampie superfici frontali 3 contrapposte, sostanzialmente rettangolari, separate da almeno quattro superfici laterali 4 ciascuna di ampiezza inferiore a quella di una di dette superfici frontali, e comprende due cavità passanti, le finestre 5, aperte su detta coppia di superfici frontali. Preferibilmente, per i lati “b” e “c” e lo spessore “s” valgono gli stessi limiti dimensionali già fissati per l’anello 1. Preferibilmente i lati opposti “b” hanno lunghezza diversa dai lati opposti “c”. Questo attrezzo viene calzato sull’arto facendo passare progressivamente l’arto attraverso entrambe le finestre 5.

In una terza forma di attuazione (figura 3) l’attrezzo secondo l’invenzione ha la forma di un manubrio; esso sostanzialmente comprende uno spezzone di tubo 6 provvisto su ciascuna estremità di un attrezzo 7, in polivinile espanso a celle aperte, come da invenzione, di forma preferibilmente anulare. Più precisamente, il tubo 6 è di materiale il più leggero possibile, compatibilmente con i necessari requisiti di resistenza e di rigidità, e gli attrezzi 7 sono calzati su detto tubo in modo coassiale con il medesimo. La lunghezza massima “l” del manubrio è preferibilmente compresa fra 24 cm e 30 cm, mentre per gli attrezzi calzati sulle estremità del tubo valgono preferibilmente i medesimi limiti dimensionali, per il diametro esterno “D” e per lo spessore “s”, già illustrati in precedenza con riferimento alla figura 1.

Tali attrezzi possono essere posizionati sul tubo in multipli modulari, cioè più di uno su ciascuna estremità, a seconda dell’ esigenza dello stress muscolare richiesto.

In una ancor diversa forma di attuazione (figura 4) l’attrezzo 8 secondo l’invenzione ha una forma sostanzialmente anulare aperta, cioè apribile e richiudibile per agevolare la calzata dell’attrezzo sull’arto interessato.

Per garantire la chiusura dell’attrezzo sull’arto durante l’esercizio, il suddetto attrezzo è preferibilmente provvisto sulla sua superficie laterale esterna di un nastro di chiusura 9 per detto anello.

L’invenzione consegue importanti vantaggi.

La figura 6 illustra schematicamente l’arto inferiore di una persona che vuole potenziare la sua muscolatura o che necessita di una riabilitazione dell’arto.

L’esercizio consiste nell’apertura frontale ritmica della gamba semi distesa, essendo parzialmente immersi (fino al petto) in acqua. Sulla caviglia dell’arto è calzato un dispositivo secondo l’arte nota costituito da un anello in polietilene espanso. In questo esercizio, con l’attrezzo tradizionale, per ottenere il movimento in oggetto, la muscolatura dell’arto deve intervenire scomponendo la richiesta di contrazione delle proprie fibre muscolari in 2 direzioni. Una parte di fibre deve contrastare la naturale resistenza offerta dall’acqua al movimento della gamba e del volume della massa del manufatto ad essa collegata, durante tutto il movimento della gamba, sviluppando una forza “F1”. L’ altra parte di fibre deve contrastare la spinta di Archimede “R3”, agente sul manufatto in polietilene espanso, che sotto tale spinta tende a sollevarsi rapidamente, sviluppando una forza antagonista “F2”. Pertanto, F2 è una forza inutile al movimento richiesto, in quanto serve solo a contrastare l’effetto del galleggiamento della cavigliera stessa, ma questa sua interferenza, impedisce al muscolo di contrarre tutte le fibre verso un’unica direzione e con la massima intensità possibile.

Nella figura 7 l’arto calza un dispositivo ad anello aperto, zavorrato, secondo l’arte nota, che subisce l’effetto della forza peso, rappresentata dalla resistenza “R5”. Anche in questo caso la muscolatura dell’arto deve sviluppare una forza suppletiva “F4” per vincere la suddetta resistenza, con le medesime conseguenze sopra illustrate in figura 6, ma ribaltate, in quanto in questo caso l’arto dovrà vincere con una quantità di fibre importanti, l’interferenza del peso, “R5”. Invece, quando l’arto calza un attrezzo secondo l’invenzione, ad esempio una coppia di anelli chiusi, come in figura 8, la sola forza in gioco è la forza “F1”, cioè solo ed esclusivamente la resistenza frontale all’avanzamento delle masse, gamba e cavigliera, in acqua. Pertanto, il movimento è completamente svincolato dalle variabili peso e spinta di ARCHIMEDE, e quindi la muscolatura può contrarre in modo unitario tutte le fibre, volte ad ottenere lo sforzo massimo e con la maggior intensità e potenza possibile. Viene così attuato, e in modo ottimale, quel principio già enunciato nell’arte (Harre) ma mai conseguito, secondo il quale: per migliorare la forza e la potenza di un settore muscolare specifico atto a un movimento specifico, bisogna lavorare sulla capacità che il nostro muscolo ha di reclutare tutte, o la maggior parte, delle fibre possibili di quel muscolo specifico in un'unica contrazione. Per fare questo bisogna lavorare sul movimento puro, svincolando tutte le fibre muscolari del muscolo, da forze esterne al movimento, che distrarrebbero le fibre muscolari da quel movimento.

Le stesse considerazioni valgono nel caso di un diverso tipo di esercizio, illustrato nelle figure 9, 10 e 11 Con i dispositivi noti (figure 9 e 10) lo sviluppo di una forza “F1” necessaria per il raggiungimento di un preciso obiettivo è sempre accompagnato dalla necessità di sviluppare forze spurie “F2” – “F4” per il bilanciamento di resistenze “R3” – “R5” generate dalla struttura del dispositivo.

L’attrezzo secondo l’invenzione, grazie al suo comportamento neutro rispetto al liquido in cui è immerso consente alla persona che compie gli esercizi previsti di sviluppare selettivamente solo i fasci muscolari che devono essere coinvolti nell’esecuzione dello specifico esercizio muscolare, nel caso illustrato (Fig. 11) una spinta del piede verso il dietro, senza dispendio di energie e interferenze di altre forze.

Nella presente descrizione non sono state di norma illustrate tutte le possibili alternative strutturali e dimensionali alle forme di attuazione dell’invenzione specificatamente descritte: non è infatti sembrato necessario espandersi nei dettagli costruttivi del sistema dell’invenzione in quanto ogni tecnico dell’arte, dopo le istruzioni qui date, non avrà difficoltà a progettare, scegliendo adeguatamente materiali e dimensioni, la soluzione tecnica più vantaggiosa. Queste varianti s’intendono tuttavia ugualmente comprese nell’ambito di protezione del presente brevetto, risultando tali forme alternative di per se stesse facilmente derivabili dalla descrizione qui effettuata del rapporto che lega ciascuna forma di attuazione con il risultato che l’invenzione vuole ottenere.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Attrezzo per il potenziamento e la riabilitazione muscolare in acqua comprendente una massa di materiale spugnoso caratterizzato dal fatto che detto materiale è polivinile a celle aperte.
2. 2. Attrezzo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di avere una forma sostanzialmente anulare ad anello chiuso.
3. 3. Attrezzo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto anello ha uno spessore compreso fra 2 cm e 5 cm, un diametro esterno compreso fra 9 cm e 15 cm ed un diametro interno compreso fra 4 cm e 5 cm.
4. 4. Attrezzo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che la superficie interna di detto anello ha un profilo irregolare.
5. 5. Attrezzo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di avere forma prismatica, sostanzialmente di parallelepipedo, provvista di due ampie superfici frontali contrapposte, sostanzialmente rettangolari, separate da quattro superfici laterali ciascuna di ampiezza inferiore a quella di una di dette superfici frontali, e comprende due cavità passanti aperte su detta coppia di superfici frontali.
6. 6. Attrezzo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detto parallelepipedo ha una lunghezza compresa fra 9 cm e 15 cm, una larghezza compresa fra 9 cm e 15 cm ed uno spessore compreso fra 2 cm e 5 cm.
7. 7. Attrezzo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ha la forma di un manubrio, sostanzialmente comprendente uno spezzone di tubo provvisto a ciascuna estremità estremità di una o più masse ad anello in polivinile espanso assorbente.
8. 8. Attrezzo secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che detta massa ha forma sostanzialmente anulare ed è calzata su detto tubo in modo coassiale con il medesimo.
9. 9. Attrezzo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ha una forma sostanzialmente anulare apribile e richiudibile.
10. 10. Attrezzo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che è provvisto sulla sua superficie laterale esterna di un nastro di chiusura per detto anello.