PT106690A - Sistema miniaturizado de utilização intuitiva para reabilitação física por retroalimentação - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO APRESENTA UM NOVO MÉTODO E DISPOSITIVO PARA MONITORIZAR BIOSINAIS E DAR RETROALIMENTAÇÃO AOS UTILIZADORES DE UMA FORMA INTUITIVA E EM TEMPO-REAL. ESTE SISTEMA CONSISTE NUMA UNIDADE SEM FIOS E MINIATURIZADA (2) QUE, ADQUIRE BIOSINAIS ATRAVÉS DE SENSORES BIOMÉDICOS 1) E ENVIA DADOS POR VIA AÉREA ATRAVÉS DE UM CANAL SEM FIOS (4), PARA UM DISPOSITIVO COMPUTACIONAL DE RETROALIMENTAÇÃO (5). OS SENSORES BIOMÉDICOS (1) SÃO NÃO-INVASIVOS OU MINIMAMENTE INVASIVOS E ESTÃO CONECTADOS POR CABO (3), SEM FIOS OU POR UMA REDE GALVÂNICA À UNIDADE DE AQUISIÇÃO (2), USADA PELO PACIENTE. O DISPOSITIVO COMPUTACIONAL (5) ALTERA O SEU FUNCIONAMENTO POR TRABALHAR EM CONJUNTO COM A UNIDADE SEM FIOS MINIATURIZADA E RESPONDE EM TEMPO-REAL AOS SINAIS MEDIDOS COM A APRESENTAÇÃO DE RETROALIMENTAÇÃO DE FORMA INTUITIVO. A RETROALIMENTAÇÃO É DESENHADA COM GRAFISMOS DINÂMICOS, DANDO INFORMAÇÃO VISUAL SOBRE OS PARÂMETROS FISIOLÓGICOS E COMPORTAMENTOS QUE ESTÃO A SER MONITORIZADOS. ESTE SISTEMA PODE SER APLICADO EM VÁRIAS ÁREAS, TAIS COMO REABILITAÇÃO FÍSICA, ENTRETENIMENTO, EM AMBIENTES DE VIVÊNCIA ASSISTIDA E NO DESPORTO. NA ÁREA DA REABILITAÇÃO FÍSICA, ESTE SISTEMA É UMA ALTERNATIVA OU UM COMPLEMENTO À FISIOTERAPIA CONVENCIONAL, UMA VEZ QUE PODE SER USADO NA RECUPERAÇÃO MÚSCULO-ESQUELÉTICA, TREINO PROPRIOCETIVO, REABILITAÇÃO PÓS-OPERATÓRIA E INCONTINÊNCIA URINÁRIA.

Description

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DESCRIÇÃO

SISTEMA MINIATURIZADO DE UTILIZAÇÃO INTUITIVA PARA REABILITAÇÃO FÍSICA POR RETROALIMENTAÇÃO DOMÍNIO TÉCNICO DA INVENÇÃO: A invenção descreve um sistema de avaliação e treino relacionado com parâmetros fisiológicos associados à função dos sistema músculo-esquelético e nervoso, usando sensores não-invasivos ou minimamente invasivos, um dispositivo de interface com utilizador que disponibiliza informação sob a forma de retroalimentação de acordo com as medidas extraídas pelos sensores, e um servidor remoto que possibilita o registo de relatórios sobre o historial clínico e o acesso remoto em tempo-real ou offline aos dados. A invenção tem como objetivo a aplicação na área clínica, principalmente na reabilitação física.

Em particular, a invenção consiste num sistema miniaturizado, portátil e uma unidade de aquisição sem fios, a qual, automaticamente, identifica o tipo de sensores que lhe são conectados, e que, juntamente com os sensores, recolhe sinais do corpo do humano e os envia, em tempo-real, para um dispositivo computacional de interface com o utilizador. Este dispositivo computacional, por sua vez, apresenta protocolos específicos de retroalimentação visual, de acordo com o sinal ou sinais identificados. 0 protocolo de retroalimentação consiste em atividades de treino interativo, apresentando gráficos dinâmicos que respondem a variações de padrões dos sinais medidos, no tempo e na amplitude. Existem ainda protocolos de retroalimentação específicos que permitem usar diferentes combinações e estão direcionados para o treino específico de parâmetros músculo-esqueléticos e/ou neurológicos. 2 ESTADO DA TÉCNICA: O retroalimentação consiste na utilização de electrónica de instrumentação para detetar e apresentar a um sujeito os sinais gerados a partir do seu próprio corpo, durante uma determinada tarefa intelectual ou fisica. Esta técnica permite uma re-educação intuitiva do controlo voluntário das funções biomecânicas e fisiológicas do corpo, sendo amplamente usado para aplicações de reabilitação fisica. 0 conceito de retroalimentação e o seu desenvolvimento como uma ferramenta para reabilitação fisica tem sido estudada desde os anos 60, alcançando o seu máximo de publicações nos anos 70. No entanto, a reabilitação fisica foca-se nos músculos, usando eletromiografia. O interesse pela eletromiografia começa em 1929, quando Adrian Bronk mostra que a resposta elétrica dos músculos tem um paralelo preciso com a sua atividade funcional. Com esta publicação, o interesse pela técnica de eletromiografia aumentou e o uso da mesma em ambiente clínico para diagnóstico e tratamento torna-se uma realidade. Em 1934, após Smith reportar que o controlo voluntário em sinais de EMG ser possível em unidades motoras individuais, Marinacci e Horande (1960) publicaram um estudo que mostrava que os sinais de EMG permitiam ajudar na recuperação neuromuscular do paciente. Depois desta publicação, a técnica de retroalimentação foi sendo aplicada em fisioterapia para tratamento de diversas lesões musculares. A literatura demonstra que técnicas de retroalimentação melhoram o processo de reabilitação, conduzindo a melhorias significativas em várias condições de lesões musculares. Casos como recuperação pós-operatória da mão e do joelho, patelo-femoral, instabilidade do ombro, lesões 3 neuromusculares, tempero-mandibular e treino do pavimento pélvico, são exemplos de situações em que retroalimentação pode ser usada. Embora a retroalimentação eletromiográfica seja bastante usada, outros biosinais podem também ser usados para retroalimentação, não apenas em reabilitação física, mas também em outras áreas médicas. Neste seguimento, foram surgindo patentes registadas referentes a sistemas para retroalimentação. Por exemplo, Scattergoof, U.S. Pat. No. 4,136,684, descreve um sistema de retroalimentação eletromiográfico linear, que consiste num sistema bioelétrico ao qual o paciente está conectado por cabos. 0 sistema adquire dados de eletromiográfia, disponibilizando apenas retroalimentação auditiva, de modo a que o paciente saiba, imediatamente, o resultado sobre o seu esforço e intensidade da atividade muscular. Koeneman, U.S. Pat. No. 12/758,706, descreve um sistema e método para re-educação neuromuscular. O sistema inclui pelo menos um sensor para medir um sinal elétrico, providenciando retroalimentação visual para melhorar a terapia no controlo da extensão de ligamento e flexão de movimentos. À semelhança do sistema anterior, o paciente está conectado por cabos à unidade de aquisição para realizar o seu treino. Nasher, European Pat. No. 95942893.9, patenteou um dispositivo e método para avaliação e treino da coordenação motora, com retroalimentação. Este sistema integra sensores de movimento e de bater de bola, os quais estão ligados a um computador. O computador processa os dados e mostra os resultados sob a forma de retroalimentação visual. Hock, U.S. Pat. No. 6, 032,530, descreve um sistema de retroalimentação para movimento corporal e curvatura durante atividades cinemáticas, dando retroalimentação intuitivo, audível e em tempo-real ao utilizador. 4

Lanfermann, U.S. Pat. No. 12/302,306, apresenta um sistema de retroalimentação visual portátil que possui um ecrã e um sensor para adquirir sinais. Nos últimos 10 anos, e tendo em conta a evolução das tecnoloqias e dos progressos na área da biomédica, particularmente nos sinais electrofisiológicos, outros sistemas de retroalimentação foram surgindo. Por exemplo, em 2000 foi registada a patente U.S. Pat. No. 6,026,322, a qual descreve um novo dispositivo e programa para disponibilizar retroalimentação de parâmetros psico-fisiológicos do utilizador, usando o sensor de atividade eletrodérmica. A retroalimentação é disponibilizada sob a forma visual e ilustrações, providenciando uma representação mais detalhada e compreensível dos resultados obtidos pelo paciente. Em 2009, a patente U.S. 7,613,510 descreveu um sistema de retroalimentação para ser usado com um telemóvel, aumentando a portabilidade e usabilidade do sistema. Mais recentemente, a patente U.S. 7,645,220 descreveu um novo sistema de retroalimentação para monitorizar a musculatura pélvica e para ser usado tanto na clínica como em casa do paciente.

Em termos gerais, o estado-da-arte apresentado consiste em sistemas para medir sinais específicos, disponibilizando retroalimentação local, auditiva ou visual através de um ecrã embebido num sistema. Algumas das anteriores inovações incluem unidades que têm de ser conectadas ao computador por cabos para funcionar corretamente. Outros dispositivos não necessitam de serem conectados ao computador por cabos, mas são pesados e volumosos, diminuindo, assim, a portabilidade do sistema. Por outro lado, alguns sistema providenciam retroalimentação ao utilizador mas não em tempo-real, não envolvendo o paciente durante o processo de reabilitação. Contrariamente aos sistemas apresentados no estado-da- 5 arte, o presente sistema é miniaturizado, leve, com capacidade de adquirir vários tipos de sinais, enviando os dados para um dispositivo computacional via ligação sem fios (por exemplo, Bluetooth) . Os dados são processados em tempo-real no dispositivo computacional, sendo os resultados mostrados através de gráficos animados e interativos que, tanto o paciente como o fisioterapeuta, são capazes de interpretar intuitivamente. Além disso, o sistema está preparado para ser usado em situações de monitorização continua, dado que pode comunicar com uma estação central via Internet, permitindo que o fisioterapeuta acompanhe o resultado da sessão de fisioterapia do paciente em casa, assisti-lo, em tempo-real, e interagir com ele. SUMÁRIO DA INVENÇÃO: A invenção descreve um sistema de retroalimentação modular para reabilitação fisica, usando sensores não-invasivos ou minimamente invasivos, uma unidade de aquisição sem fios, electrónica inteligente e processamento digital de sinal para converter sinais eletrofisiológicos ou fisicos em retroalimentação visual simplificada. 0 sistema criado consiste em três elementos diferentes: pelo menos um elemento sensorial (sensor) adaptado para ser aplicado em contacto com a pele do corpo humano e disponibilizando como resultado a magnitude do sinal detetado; uma unidade de aquisição de sinal miniaturizada, portátil e sem fios à qual é ligado pelo menos um sensor; e um dispositivo computacional de interface com o utilizador com ecrã, que apresenta a informação sob a forma de retroalimentação, em tempo- 6 real, e capaz de comunicar remotamente com um servidor central de tal forma que, por exemplo, um profissional de saúde pode monitorizar na clinica e em tempo-real (ou aceder posteriormente) o treino de retroalimentação que o utilizador está a realizar em sua casa ou numa clinica diferente.

Diferentes tipos de sensores podem detetar diferentes sinais, incluindo mas sem estarem limitados a: eletromioqrafia de superfície (sEMG), eletrocardioqrama (ECG), pulso sanquíneo (BVP), eletroencefaloqrafia (EEG), respiração (RESP), atividade eletrodérmica (EDA), oximetria (0X1), ângulos de articulações, acelerações, pressão, postura, força e deslocamento. A unidade de aquisição miniaturizada e sem fios consegue de forma automática: a) identificar a natureza fisiológica ou mecânica de pelo menos um sensor conectado à unidade; b) obter a informação de calibração localmente ou remotamente através de ligação à Internet; c) comunicar com o dispositivo de interface com o utilizador através de um canal sem fios (por exemplo Bluetooth); e d) apresentar em tempo-real, num dispositivo computacional, os sinais ou uma representação correspondente sob a forma de um protocolo de retroalimentação de acordo com o tipo de sensor identificado. 0 dispositivo computacional de interface com o utilizador pode integrar vários protocolos de retroalimentação, os quais mudam o seu comportamento, e que estão disponibilizados em módulos e que podem ser adicionados ao pacote inicial de retroalimentação para reabilitação ou treino de diferentes parâmetros músculo-esqueléticos ou neurológicos. Todos os protocolos de retroalimentação permitem estabelecer objetivos de treino de acordo com as 7 necessidades do utilizador, podendo estes serem modificados remotamente pelo profissional de saúde, o qual poderá, ainda, avaliar a performance do utilizador. 0 protocolo de retroalimentação funciona como uma atividade pedagógica: mostra exercícios interativos de acordo com os respetivos objetivos de treino. A performance do utilizador, deduzida a partir dos sinais medidos através dos respetivos sensores, é apresentada em tempo-real sob a forma de gráficos animados que o utilizador pode perceber intuitivamente. Desta forma, o utilizador toma consciência de quando é que atinge os objetivos do treino, realizando os exercícios de reabilitação física corretamente. No final de cada sessão, é gerado automaticamente um relatório, guardado no dispositivo de interface com o utilizador e/ou simultaneamente num servidor central de modo a que o historial do utilizador possa ser analisado. DESCRIÇÃO DAS FIGURAS: FIG. 1 é uma representação esquemática da arquitetura do sistema referida na presente invenção. FIG. 2 é o diagrama de blocos da unidade de aquisição de sinal sem fios. FIG. 3 é o diagrama de blocos do sensor de eletromiografia de superfície (sEMG). FIG. 4 é o digrama de blocos da plataforma propriocetiva. FIG. 5 é o diagrama de blocos da plataforma de força. FIG. 6 é o diagrama de blocos do sensor de força baseado em tecnologia FSR. 8 FIG. 7 é o diagrama de blocos do sensor de célula de carga. FIG. 8 é o diagrama de blocos do diagrama FIG. 9 é o digrama de blocos do sensor de respiração baseado em tecnologia piezoelétrica FIG. 10 é o diagrama de blocos do acelerómetro tri-axial FIG. 11 é o diagrama de blocos da sonda de pressão intra- vaginal. FIG. 12 é o desenho da unidade sem fios de aquisição de sinal conectada a um sensor. DESCRIÇÃO PROMENORIZADA DA INVENÇÃO:

Com referencia à FIG. 1, o sistema construído de acordo com uma das realizações preferenciais da presente invenção é um sistema de retroalimentação para a reabilitação ou treino de parâmetros fisiológicos associados à função músculo-esquelética e sistema nervoso, composto por três componentes principais: a) pelo menos um sensor que adquire pelo menos um sinal eletrofisiológico a partir do corpo do utilizador ou sinais físicos gerados por um objeto através da atividade do utilizador; b) uma unidade sem fios e miniaturizada de aquisição de sinais, à qual pelo menos um sensor (1) está conectado através de um cabo fino ou sem fios (3) e que digitaliza o sinal, sendo ainda capaz de enviar os dados em tempo-real através de um canal de comunicação sem fios (4) (por exemplo Bluetooth) para um dispositivo computacional local que muda o seu comportamento em função dos dados recolhidos; e c) o dispositivo computacional de interface com o utilizador (5) integrado 9 com um programa de retroalimentação interativo que disponibiliza ao utilizador informação de retroalimentação em tempo-real, resultante do processamento dos sinais medidos através de pelo menos um sensor (1) . Usando comunicação via Internet (6) e um servidor central remoto (7), a presente invenção permite ao utilizador ou ao profissional de saúde aceder remotamente em tempo-real ou em modo de acesso local, à sessão de retroalimentação e ao correspondente relatório histórico. 0 fluxo de dados para esta arquitetura permite enviar o sinal adquirido (8) para um servidor central (7) através de comunicação via Internet (6), proporcionando ainda ao utilizador a possibilidade de visualização da sua própria sessão de fisioterapia em tempo-real (9) através de um dispositivo computacional (5) . Além disso, este fluxo de dados baseado na comunicação cliente-servidor através da Internet possibilita ao médico ou fisioterapeuta aceder e monitorizar remotamente e em tempo-real, a sessão de reabilitação do paciente, visualizando essa mesma sessão (10), e interagir com o paciente, alterando os objetivos da sessão (11), usando um dispositivo computacional (12).

Através deste acesso remoto, o utilizador pode também treinar em casa, de uma forma autónoma mas com supervisão remota do seu fisiatra ou fisioterapeuta, de forma a que o treino de reabilitação seja iniciado na clinica , mas também estendido a outros ambiente, permitindo rápidos e melhores resultados.

Um sensor não-invasivo ou minimamente invasivo (1) pode ser de vários tipos, nomeadamente eletromiografia de superfície (sEMG), banda de respiração (podendo ser usado sob a forma de tecnologias piezo-elétricas, indutivas ou resistivas), sonda vaginal (podendo ser usado sob a forma 10 de sEMG ou de detecção de pressão através de tecnologia FSR) , plataforma de força baseada em células de carga, sensor de pressão (podendo ser usado sob a forma de células de carga ou tecnologia FSR), goniómetro, deslocamento, postura, eletroencefalografia (EEG), atividade eletrodérmica (EDA), temperatura e acelerómetro. Todos os tipos de sensores referidos são passíveis de serem colocados diretamente no corpo do utilizador ou em objetos com os quais o utilizador interage, sendo ainda esses sensores conectados através de cabos finos ou sem fios (3) à unidade sem fios de aquisição de sinal (2).

As regiões anatómicas para colocação dos sensores no corpo do utilizador são especificas para cada tipo de sensor de modo a que o sinal seja adquirido com a melhor qualidade possivel, com elevada imunidade a interferências externas (eletromagnéticas ou ruido de ambiente). A unidade sem fios de aquisição de sinal (2) está preparada para suportar até 8 sensores diferentes, permitindo assim monitorizar até 8 sinais em simultâneo e de forma sincronizada. É aconselhável que o utilizador coloque esta unidade ao nivel da cintura, usando por exemplo um cinto, durante os exercícios para facilitar os seus movimentos. O dispositivo computacional (5) possui um ecrã e pode integrar diferentes módulos de protocolos de retroalimentação. Recebe os dados da unidade sem fios de aquisição de sinal (2) em tempo-real, converte essa informação em gráficos intuitivos e animados, providenciando retroalimentação visual tanto para o utilizador como para o fisioterapeuta. O módulo de retroalimentação é provido de diversos protocolos 11 específicos de reabilitação que deverão ser escolhidos de acordo com os músculos ou varáveis fisiológicas que o fisioterapeuta pretende que o utilizador treine ou que pretende monitorizar. A retroalimentação visual mostrada no dispositivo de interface com o utilizador (5) é apresentada sob uma forma interativa e pedagógica: é semelhante a um jogo, no qual o utilizador tem de realizar exercícios de treino específicos, com objetivos definidos pelo fisioterapeuta, observando a sua performance através de informação visual disponibilizada num dispositivo computacional (5). A interface gráfica é bastante intuitiva, de tal forma que qualquer pessoa pode, facilmente, perceber o seu funcionamento. Usando este sistema de retroalimentação, tanto o fisioterapeuta como o utilizador sabem imediatamente se o utilizador está a realizar os exercícios corretamente, dado que eles podem verificar uma correlação direta entre as ações do utilizador e os gráficos mostrados num ecrã em tempo-real, os quais representam a tradução dos sinais medidos através de pelo menos um sensor (1). Assim, o trabalho efetivo do utilizador pode ser comparado com o objetivo pré-definido para o exercício. Se o esforço do utilizador estiver de acordo com o objetivo definido, então o utilizador está a realizar o exercício corretamente. Um relatório é gerado automaticamente no final da sessão de reabilitação, compilando o historial das atividades realizadas, sendo uma ferramenta útil para acompanhar o utilizador.

Dois exemplos práticos de realizações preferenciais da presente invenção são a reabilitação física de um grupo muscular específico, usando sensores de sEMG (FIG. 3) e treino propriocetivo, usando uma plataforma de forças (FIG. 4) e/ou um acelerómetro tri-axial (FIG. 10). No 12 primeiro exemplo, até 8 sensores de sEMG (FIG. 3) são colocados na superfície da pele sobre os músculos que se pretendem treinar. De seguida, usando o protocolo de retroalimentação adequado, o fisioterapeuta ajusta os objetivos de ativação para cada músculo e a sessão pode ser iniciada: o utilizador tem de contrair ou relaxar os músculos numa sequência e magnitude correta de modo a que os objetivos do exercício sejam alcançados. Dependendo do protocolo de retroalimentação escolhido são apresentadas diferentes representações gráficas, podendo a duração e número de repetições do exercício variar. No final de sessão, é gerado um relatório.

No segundo exemplo, o utilizador movimenta-se sobre uma plataforma propriocetiva (FIG. 4), que sente a pressão exercida pelos pés dos utilizador. Dependendo dos objetivos do protocolo de retroalimentação, o utilizador tem de modificar a sua postura vertical para diferentes posições de desequilíbrio de modo a treinar as suas competências propriocetivas. Adicionalmente, um acelerómetro tri-axial (FIG. 10) pode ser usado.

Com referência à FIG. 2, um diagrama de blocos da unidade sem fios de aquisição de sinal é apresentado. Este diagrama é composto por três blocos: microprocessador (uP) , módulo de comunicação e um módulo de gestão de energia. Um conjunto de fichas externas (canais genéricos, porto digital e periférico) são também mostrados, assim como o carregador de bateria. O módulo do microprocessador consiste num microcontrolador que está configurado para receber comandos externos a partir da porta série, ou UART (Universal Asynchronous Transmitter Receiver). O microcontrolador também realiza as leituras dos canais genéricos analógicos e canais de entrada digitais, 13 comandando, ainda, o canal de saida digital. Para atingir estas funcionalidades, o microcontrolador controla o multiplexer (MUX) de forma a selecionar, sequencialmente, um dos canais de entrada analógicos aos quais os sensores estão conectados. Selecionado o canal analógico, o respetivo sinal analógico do MUX chega ao ADC (analog-to-digital converter) , que converte esse sinal em valores digitais, de acordo com uma resolução e frequência de amostragem pré-definidas. Os dados são guardados num buffer de forma a serem enviados através da UART. Além disso, os sensores estão desenvolvidos com hardware especifico, permitindo a sua identificação, reconhecendo-se o tipo de sensor, o número de série e permitindo ainda o registo de parâmetros adicionais tais como os dados de calibração. A unidade sem fios de aquisição de sinal deteta periodicamente os canais e se os sensores foram trocados, podendo ainda obter dados de calibração. Esta caracteristica proporciona ao utilizador melhor a gestão dos dados adquiridos e das sessões de aquisição. 0 módulo de comunicação consiste num Radio Transceiver, um microcontrolador (uP) e uma UART. O módulo de comunicação é o canal de comunicação entre os dispositivo computacional de interface com o utilizador e o microcontrolador. O módulo de energia controla tensão do sistema através de um regulador linear (LDO). 0 bloco de controlo de bateria verifica se as baterias estão a trabalhar corretamente de forma a prevenir sobreaquecimento e sobrecarga. Sempre que uma destas situações ocorre, a corrente elétrica é automaticamente interrompida e o sistema é desligado. Por razões de segurança é utilizado um transformador de classe médica. Com este transformador, a unidade sem fios de aquisição opera enquanto está a ser carregada, sem que 14 existam possíveis efeitos prejudiciais para o utilizador, uma vez que o carregador segue as normas de segurança relativas a dispositivos para serem utilizados em humanos. 0 bloco de carregamento de bateria comanda o controlo de bateria para carregamento das baterias do dispositivo. A unidade sem fios de aquisição de sinal possui vários canais de entrada analógicos aos quais podem ser ligados os sensores e, ainda, um canal de entrada/saída digital. Os sensores estão ligados à unidade sem fios de aquisição de sinal através de cabos finos, através de uma rede galvânica ou sem fios. A interface entre o sensor e a unidade de aquisição de sinal é feita através de uma ficha como ilustrado na FIG. 12. 0 diagrama de blocos do sensor de eletromiografia de superfície (sEMG) é apresentado na FIG. 3. 0 sensor de sEMG é um transdutor capaz de realizar medições de eletromiografia, usando um elétrodo biopolar e uma referencia unipolar (sensor, GND, respetivamente na FIG. 3) para medir o potencial elétrico gerado à superfície da pele pela ativação muscular. Superfícies de detecção com gel ou de outro tipo podem ser colocadas nos elétrodos para aumentar a sua sensibilidade, dado que o eletrólito que constitui o gel reduz a impedância da pele. Através da configuração bipolar, os elétrodos são usados para detetar potenciais elétricos à superfície da pele sobre a região muscular de interesse, relativamente ao elétrodo de referencia, o mesmo deverá ser colocado numa região de baixa atividade muscular, tal como uma estrutura óssea. Os sensores usados na presente invenção são desenvolvidos seguindo as recomendações do SENIAM (http://viww.seniam.org/). 0 sinal de saída do sensor de sEMG corresponde à diferença amplificada entre estes 15 sinais, os quais eliminam sinais não desejados que são detetados em ambas as superfícies. Tal como representado na FIG. 3, um amplificador eletrónico com um valor de ganho definido amplifica o sinal de entrada, adquirido pelo sensor. Seguidamente, o sinal é filtrado por um filtro passa-banda, sendo novamente amplificado e filtrado por outro filtro passa-banda. Antes da saída, o sinal final passa por um amplificador de tensão. A FIG. 4 apresenta um diagrama de blocos da plataforma propriocetiva. Esta plataforma é um transdutor capaz de medir a força que é aplicada em diversos pontos à superfície. Para tal, 4 células de carga (FIG. 7) estão aplicadas em diversos pontos da plataforma, sendo o sinal correspondente amplificado. Deste modo, o sensor possui vários valores de saída (um por cada célula de carga), permitindo a detecção de desequilíbrios e correção dos movimentos com o protocolo de retroalimentação adequado. De forma a medir-se a força aplicada na plataforma, diversas células de carga (FIG. 7) podem ser também usadas, mas um somador electrónico é adicionado para combinar os sinais que saem das células de carga, sendo esta combinação amplificada posteriormente com um ganho pré-definido. Com esta configuração representada na FIG. 5, o sistema tem capacidade para disponibilizar retroalimentação sobre a força total aplicada na plataforma. A FIG. 6 representa o diagrama de blocos do sensor para medir força ou pressão. Este sensor usa a tecnologia FSR (Force Sensing Resistor), que consiste num tipo de material que modifica a sua resistência quando é aplicada força ou pressão e um amplificador para providenciar o sinal de saída. Este tipo de sensor é usado para medir

Claims (27)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um sistema para monitorizar biosinais, funcionando como transdutor de parâmetros biomecânicos ou eletrofisiológicos medidos no corpo humano e gerando, em tempo-real, biofeedback para utilizador, compreendendo: a) um sensor (1) adaptado para ser colocado à superfície da pele para medir, de forma não-invasiva ou minimamente invasiva, biosinais gerados por diferentes eventos fisiológicos ou patológicos; b) uma unidade com um conversor analógico-digital (2) , que recebe inputs analógicos do dito transdutor e está ligada ao dispositivo computacional (5) munido com um módulo intuitivo de biofeedback; c) o dito dispositivo computacional com o módulo de biofeedback, exibindo as medições do transdutor sob a forma de grafismos animados; d) uma arquitetura de monitorização remota da sessão de reabilitação do paciente (FIG. 1).

2. Um sistema que, de acordo com a reivindicação 1, com detecção e identificação automática dos sensores que lhe são ligados, alterando o seu comportamento de acordo com o sensor detectado;

3. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, os ditos dados são adquiridos, processados e enviados em tempo-real para um dispositivo computacional com módulo de biofeedback intuitivo.

4. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, os ditos dados são adquiridos, processados e enviados através de um canal de comunicação sem fios (4) e em 2 tempo-real para um dispositivo computacional com um módulo de biofeedback intuitivo.

5. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito módulo de biofeedback define objetivos para o paciente durante a sua sessão de reabilitação, como se fosse um jogo.

6. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito módulo de biofeedback gera automaticamente relatórios relativos a cada sessão de reabilitação.

7. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito módulo de biofeedback integra vários protocolos de reabilitação, desenhados para condições clinicas especificas.

8. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, os ditos protocolos de reabilitação integram dois grupos de exercícios de biofeedback: biofeedback para recuperação de patologias músculo-esqueléticas e biofeedback para incontinência urinária.

9. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito módulo de biofeedback recebe expansões de funções através da integração de outro tipo de protocolos de reabilitação fisica ou neurológica.

10. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito módulo de biofeedback comunica via Internet (6) com uma estação central remota (7).

11. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito circuito de processamento de sinal processa entradas analógicas a partir de uma combinação de sensores em simultâneo, gerando um resultado integrado em função das múltiplas entradas. 3

12. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito transdutor (2) para adquirir biosinais contém um circuito de sincronização com outro transdutor.

13. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o circuito de processamento de sinal possui uma entrada e saida analógica.

14. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito circuito de processamento de sinal processa as entradas do transdutor com uma taxa de amostragem que pode estar compreendida entre 0,1 e 10000 Hz e uma resolução que pode estar compreendida entre 8 e 24 bits.

15. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito transdutor (2) contém um circuito eletrónico genérico de reconhecimento de vários sensores

16. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, o dito circuito de processamento de sinal está embutido no caixa miniaturizada (FIG. 12).

17. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, a dita caixa miniaturizada integra fichas para os ditos canais de entrada analógicos.

18. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, a caixa miniaturizada integra fichas para elétrodo de terra.

19. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, a caixa miniaturizada integra fichas para os ditos canais de entrada digitais.

20. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, a caixa miniaturizada integra fichas para os ditos canais de saida digitais. 4

21. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, a dita caixa miniaturizada tem fichas que recebem simultaneamente canais de entrada e de sarda.

22. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, caixa miniaturizada constituinte tem uma ficha para carreqamento do dispositivo.

23. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, a dita caixa miniaturizada constituinte tem um interruptor para liqar e desliqar.

24. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, a dita caixa miniaturizada tem um LED de atividade.

25. Um sistema que, de acordo com a reivindicação 1, possui um LED de estado.

26. Um sistema em que, de acordo com a reivindicação 1, os sensores integram blocos de amplificação ligados à entrada do transdutor, compreendendo um ou mais amplificadores.

27. Os ditos sensores (1) possuem blocos de filtragem conectados à saida do dito amplificador compreendendo um ou mais filtros passa-banda. Data: 05 de Dezembro de 2012