PT107554A - Equipamento para implementar o teste de avaliação funcional ''hand force'' - Google Patents

Abstract

O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UM EQUIPAMENTO UTILIZADO NO TESTE DE AVALIAÇÃO FUNCIONAL ''HAND FORCE''. TRATA-SE DE UM DOS TESTES FÍSICOS TÍPICOS FEITOS A GRUPOS ESPECÍFICOS DA POPULAÇÃO COM POTENCIAL DÉFICE DE CAPACIDADE FUNCIONAL, VISANDO ESPECIALMENTE OS GERONTES. O SISTEMA É CONSTITUÍDO POR UMA CADEIRA (1), UM ACESSÓRIO DE PUNHO PARA APERTAR COM A MÃO (2) ONDE ESTÃO INSTALADAS DUAS MICRO CÉLULAS DE CARGA (3, 4) PARA MEDIR A FORÇA EXERCIDA PELA MÃO DURANTE A AÇÃO DE APERTO, UMA CARTA ELETRÓNICA DESENVOLVIDA (5) PARA CONDICIONAMENTO DO SINAL GERADO PELAS CÉLULAS DE CARGA, UMA CARTA ARDUINO UNO (6) E UM COMPUTADOR PESSOAL (7). A CARTA ELETRÓNICA DESENVOLVIDA É ACOPLADA FISICAMENTE AO ARDUINO UNO, E A CONEXÃO DESTE AO COMPUTADOR É FEITA VIA PORTA USB. O PRESENTE SISTEMA É APLICÁVEL, POR EXEMPLO, NA MEDICINA FÍSICA E REABILITAÇÃO, GERIATRIA, E SEMPRE QUE SE PRETENDA AVALIAR A APTIDÃO FÍSICA DE GRUPOS ESPECÍFICOS DA POPULAÇÃO.

Description

DESCRI Ο

Equipamento para implementar o teste de avaliação funcional "Hand Force" A cadeira funcional visa melhorar as condições em que são feitos alguns dos testes necessários para avaliar a aptidão física de grupos específicos da população com potencial défice de capacidade funcional, em particular os gerontes.

Cada vez mais a esperança média de vida aumenta, e deste modo, os gerontes requerem atenções especiais. Através da avaliação da capacidade funcional é possível identificar aqueles que estão em risco de fragilidades físicas.

Nos idosos, é comum observarem-se baixos níveis de capacidade funcional, principalmente devido à diminuição das funções físicas, como a diminuição das funções do sistema osteo-muscular, cardiorrespiratório e nervoso, situação que os pode impedir de realizarem as suas atividades quotidianas com eficiência. Ações como levantar, percorrer uma determinada distância e sentar, servem para caracterizar a mobilidade do indivíduo, ponto fundamental da avaliação funcional, permitindo por exemplo, estabelecer uma relação com a probabilidade de quedas.

Três testes típicos realizados neste âmbito são: "30 Second Chair Stand", "Timed Up and Go" e "Hand Force". Em fisiatria estes testes podem ser realizados através do método manual, onde, depois de sentada a pessoa na cadeira, são dadas ordens verbais de iniciar/parar, por exemplo. Recorrendo a um cronómetro são medidos os tempos, e posteriormente registados os valores obtidos. Ora, este método, sendo manual, é pouco fiável e não apresenta repetibilidade, podendo originar resultados confusos e conclusões erradas. Na situação em que se pretende comparar resultados entre pessoas, este método também se revela pouco correto. Atualmente existem fabricantes que produzem equipamentos para realizar estes testes. Contudo, são equipamentos muito caros, pois usam sensores muito dispendiosos, e associado ao facto de serem equipamentos "fechados", tornam a sua utilização muito limitada. Para medir a força da mão, existem no mercado alguns equipamentos mecânicos baseados em dinamómetros. Contudo, alguns destes equipamentos não permitem registar dados automaticamente, e noutros casos, embora permitam ligação a computador, são normalmente muito volumosos. O presente invento vem colmatar estas falhas, pois trata-se de um sistema baseado em sensores, sendo a informação adquirida através de um microcontrolador, com aplicações de software desenvolvidas em computador. 0 resultado é um sistema fiável, com repetibilidade, com ambiente gráfico amigável, e com registo automático de toda a informação necessária. Além disso, o sistema desenvolvido é considerado de baixo custo, na medida em que são utilizados sensores baratos e uma plataforma ARDUINO UNO como carta de aquisição de dados. A gestão do sistema é feita recorrendo a um programa de software (aplicação) desenvolvido, baseado na plataforma LabVIEW para ambiente Windows.

De seguida, explica-se o facto de para fazer o teste "Hand Force" serem utilizados vários componentes, nomeadamente, uma cadeira (1), um acessório de aperto de mão (2) com duas micro células de carga (3, 4), uma carta eletrónica desenvolvida (5), o Arduino Uno (6) e um computador pessoal (7) : A plataforma desenvolvida no presente invento permite efetuar, além do teste "Hand Force", os testes " 30 Second Chair Stand" e "Timed Up and Go". Para tal, foi desenvolvida uma carta eletrónica comum, fabricada em circuito impresso e acoplada fisicamente à carta eletrónica Arduino Uno. No teste "Timed Up and Go" é utilizado um tapete próprio desenvolvido, com dois sensores de força (um para cada pé) e um sensor micro interruptor colocado debaixo do assento da cadeira. No teste "30 Second Chair Stand" é utilizada a mesma cadeira e um sensor de medida de distância por infra vermelhos. Para cada teste foi desenvolvida uma aplicação específica de software para computador. O teste "Hand Force" consiste na medida da força da mão. O dados relevantes a obter são o valor de pico da força e a média de quatro apertos consecutivos, quando é apertado um acessório de punho. Estes dados recolhidos são importantes, na medida em que podem ser utilizados para o tratamento na reabilitação da mão e para elaborar um histórico de dados referentes a cada pessoa.

Para medir a força da mão foi desenvolvido um acessório de punho de aperto de mão (2) feito em material plástico, robusto, incluindo duas barras de alumínio onde são coladas duas micro células de carga (3, 4) . Uma das células de carga destina-se a medir a força exercida de cima para baixo e a outra mede a força exercida de baixo para cima.

Estes valores são depois tratados pelo software desenvolvido. 0 funcionamento do presente sistema, equipamento para implementar o teste de avaliação funcional "Hand Force", é seguidamente descrito em pormenor, com ajuda de um esquema representado em anexo (desenho), onde: -A fig.2 representa um esquema dos componentes eletrónicos presentes no sistema e a sua ligação à carta eletrónica Arduino Uno (7).

As micro células de carga (3, 4) utilizadas, CZL635, têm uma gama de medida de 0 a 50 Kgf sendo coladas em duas barras de alumínio, formando assim o acessório de punho de aperto de mão. O condicionamento e amplificação do sinal de saída é efetuado na carta eletrónica desenvolvida para o efeito, sendo esta carta acoplada à carta Arduino Uno. Os dados são transferidos para o computador pessoal (7) via porta USB. É utilizado o circuito integrado AD8556 (8,9) para amplificar o sinal gerado pelas células de carga. Este circuito integrado é um amplificador diferencial digital programável, com filtragem de interferência eletromagnética. Cada micro célula de carga possui quatro terminais: alimentação (+5V), referência massa (GND), e terminais de saída positivo e negativo. O ganho no amplificador AD8556 é programado via software utilizando a respectiva entrada digital. Para o efeito, este ganho, programado no Arduino, é escolhido de forma a minimizar o erro de quantização associado à conversão da medida de analógica para digital, na gama [0-50] Kgf.

Os componentes representados no bloco referenciado (5) da figura 2 fazem parte da carta eletrónica desenvolvida para fazer o condicionamento dos sinais das micro células de carga. Esta carta, fabricada em circuito impresso, é fisicamente acoplada à carta Arduino Uno, e inclui todos os componentes eletrónicos necessários para os outros dois testes, "Timed Up and Go" e "Hand Force", referidos anteriormente, ou seja, existe uma única carta eletrónica comum aos três testes. A aplicação de software para realizar em tempo real o teste "Hand Force" e registar os dados em ficheiro, foi desenvolvida no ambiente de programação LabVIEW. Depois de instalar a ferramenta designada "Toolkit LabVIEW Interface for Arduino", disponibilizada pela empresa National Instruments, o Arduino pode ser utilizado como uma carta de aquisição de dados. Assim, esta solução, satisfazendo completamente todos os requisitos do sistema, constitui uma boa alternativa de baixo custo, comparada com os preços e caracteristicas de outras cartas de aquisição de dados existentes no mercado.

Para iniciar o teste "Hand Force" a pessoa ocupa a cadeira, e depois de conectado o computador (normalmente um portátil) à carta Arduino, é executada a aplicação de software desenvolvida. A interface gráfica é bastante amigável com o utilizador e intuitiva de usar. Previamente são introduzidos alguns dados da pessoa (nome, idade, peso, altura, etc).

Quando é iniciado o teste, o valor medido da força exercida no acessório de punho é medido, sendo visualizado num indicador dinâmico a evolução da força e registado o valor máximo. Este procedimento tem uma sequência de quatro ações, isto é, têm de ser validados quatro valores de força atingidos no mesmo teste. No final é indicado o valor médio da força obtida nas quatro ações. É também registado o tempo total que demora a realizar o teste. Terminado o teste, toda a informação pode ser registada em ficheiro no formato CSV. Assim, os ficheiros registados podem ser diretamente manipulados, por exemplo, pelo Excel. A fim de validar o funcionamento da cadeira funcional, foram adquiridos dados experimentais. A escolha recaiu sobre um grupo de pessoas com idades superiores a 65 anos, numa fundação da cidade de Bragança. Esta organização, sem fins lucrativos, tem como missão trabalhar com pessoas idosas, prestando apoio domiciliário e funcionando como lar de idosos. A escolha desta população deve-se ao fato de ser muito importante avaliar a capacidade funcional das pessoas idosas, e promover tanto quanto possível, o envelhecimento com qualidade de vida. Como exemplo, apresenta-se na tabela abaixo, os resultados obtidos no teste "Hand Force" por uma pessoa de 86 anos, 65 Kg e 1,68 m de altura:

Bragança, 04 de agosto de 2014.

Claims (4)

1. REIVINDICA ES 1. a Equipamento para implementar o teste de avaliação funcional "Hand Force", que contém uma cadeira (1) e um acessório de punho de aperto de mão (2) com duas micro células de carga (3, 4), caracterizado por utilizar uma carta Arduino Uno (6) como carta de aquisição de dados, conectado a um computador (7) e programado na linguagem de programação gráfica LabVIEW em ambiente Windows.
2. 2. a Equipamento para implementar o teste de avaliação funcional "Hand Force" de acordo com a l.a reivindicação, caracterizado por conter uma carta electrónica desenvolvida (5) para fazer o condicionamento dos sinais das duas micro células de carga (3, 4) utilizando o amplificador de instrumentação digital com ganho programável AD8556 (8, 9), acoplada fisicamente à carta Arduino Uno (6).
3. 3. a Equipamento para implementar o teste de avaliação funcional "Hand Force" de acordo com a l.a reivindicação, caracterizado por utilizar um acessório de punho de aperto de mão (2) e duas micro células de carga (3, 4).
4. 4. a Equipamento para implementar o teste de avaliação funcional "Hand Force" de acordo com a l.a reivindicação, caracterizado por conter uma aplicação de software desenvolvida na linguagem de programação LabVIEW em ambiente Windows para computador, com interface gráfica, de forma a realizar em tempo real o referido teste e registar os dados em ficheiro. Bragança, 04 de agosto de 2014.