WO2010031886A2 - Sistema de medición de los parámetros temporales de la marcha, la carrera y el salto mediante fotodetectores - Google Patents

Sistema de medición de los parámetros temporales de la marcha, la carrera y el salto mediante fotodetectores Download PDF

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Jesús MORA VICENTE
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Definitions

  • This invention relates to an instrument for measuring and detecting supports during walking, jumps and races, based on the use of photodetector elements to discriminate the supports.
  • it uses radio signals, which avoids the use of cables that connect the subject object of the study, with the computer that performs the measurement of the signals, being applicable in different fields.
  • Filming with high speed cameras are very precise, but totally inaccessible to the average coach or to a researcher with a low budget. They allow filming at very high speeds, which gives us an accuracy of milliseconds, which avoids the inconvenience of the lack of precision presented by the previous method, but continues to present another great inconvenience, which consists in the need to carry out the study after the recording, so that by this method it is still impossible to obtain immediately.
  • Contact platforms They consist of platforms of variable length, which contain multiple sheets, that come into contact when the subject under study steps on them. These platforms usually extend over the running track or inside laboratories, and must be connected to a computer, which detects the signal generated by the contact of the plates of the track, thus determining the flight and ground times performed by the Athlete during the race. Its main drawback lies in its low accuracy and the rapid deterioration suffered by the aforementioned sheets.
  • Infrared platforms or with lasen system The principle of operation is similar to the previous system, but instrumentally they consist of the use of two infrared or laser sensor barriers, separated at a certain distance, between which the subject of the study runs. This method allows quantifying the duration of the subject's support by interfering or not interfering with the infrared / laser lines created by the barrier. Its main problem continues to be precision, which will depend on the number of sensors used, and their location that forces the subject to run through a given space.
  • Support detectors through conductive corridors It consists of a pair of shoes instrumented with metallic components that when contacting a conductive corridor quantifies the contact times and non-contact of the subject when walking, running or jumping on that metallic surface. Its main problem is that the displacement of the subject is limited to that platform or metallic tapestry so that it is not applicable in real sporting situations or in the displacement on non-metallic surfaces.
  • Support detectors using accelerometers They consist of instrumented shoes with accelerometers that allow quantifying distances, speeds and jump heights. The accelerometers are located in the sole of one of the athlete's shoes and through a radiofrequency transmitter the data is sent to a receiver located on the wrist to perform the relevant calculations.
  • the gait cycle includes phases of bipodal support and right and left monopodal support whose temporal quantification would allow the realization of studies that would allow the creation of temporal parameters that based on certain coefficients allow to discover a characteristic pattern of human gait. Said temporal pattern would allow to study the evolution of the gait pattern in subjects with traumatic problems or after a repair surgery.
  • the system for measuring the temporal parameters of the march, the race and the jump using photodetectors allows the knowledge of the duration and frequency of the supports and will allow a new level of assessment and study of The physical condition of the subject. Knowing the support times and flight times of the feet on the ground it is possible to determine such important indexes in training as they are:
  • the height of the jumps By knowing the flight time of a vertical jump it is possible to know the height reached.
  • the stride frequency and step in a race are identical to each other.
  • the measurement system of the temporary parameters of the march, the run and the jump by means of photodetectors will allow the creation of new tests of physical condition, more adjusted to the real needs of assessment and that measure with total precision the parameters under study.
  • the system for measuring the temporal parameters of the march, the run and the jump by means of photodetectors includes instrumentation components (hardware), logical programming components (software), and a set of detection elements formed by photodetectors placed in the sole of the sneaker.
  • the software module consists of a computer program, which has a graphic interface and accesses a database in which the data of the individuals are stored and through which the tests to be performed are programmed, sensors that are going to be use, measurements, etc.
  • the user can define the type of test - run, run, jump - and the protocol he wishes to perform, depending on parameters such as start sensor and end sensor by means of photocell, use of a metronome that sets a rhythm predetermined in a walking test, number of jumps to be performed, duration of the test, sounds to mark start and end of test, electric noise filter, test distance, cancel certain events, etc.
  • the system for measuring the temporal parameters of the march, the run and the jump by means of photodetectors has the main hardware module located on the body of the subject under study, which is described below.
  • Said module is a physical unit that admits as input the signal coming from the photodetector elements located in the sole and that has as output connection to the computer both by physical field buses (such as RS232, USB, etc.) and wireless via radio.
  • Its main components are: i. Power module that allows both autonomous energy supply by batteries or solar panels and the power grid through conventional voltage adapters. ii. Modules for communication with buses and wireless, iii. Module for conditioning signals from photodetectors for further processing by digital systems. iv. Fast and high capacity data memory to serve as intermediate storage until the communication with the computer (for example, RAM).
  • One or more secondary or slave process units that manage the acquisition of the events that mark the support times of each sensor, vi. Central unit of main or master process with capacity for the supervision of the modules of feeding, communications, the main bus of data and the memory; and the control buses and the other secondary or slave process units.
  • the operation is based on the recording of changes in the signals from the photodetectors, based on a common time reference for all of them.
  • the conditioning module avoids false signals due to bounces or interference and converts the information to digital.
  • Each secondary processing unit is responsible for receiving and preprocessing said signals grouped by foot or foot area by interruption or edge capture of the signal change.
  • the main central unit is in charge of supervising this task, preventing simultaneous events from being lost and indicating the order of writing in the data memory. It is also responsible for marking a common temporary reference and managing the data packets and communication protocols with the computer.
  • a possible design is based on the modular characteristic that has the fact of being able to add more or less secondary process units according to the number of photodetectors included in the soles.
  • the main hardware module has a series of buttons on the front panel, whose mission is to provide the start, end and test marks. It also has LEDs that provide information on the status of the power supply, the communication with the computer and the radio connection with the computer. This module has. the necessary elements for its fixation to the subject under study.
  • photodetector elements for example, photodiodes, phototransistors
  • infrared emitters are included
  • the level of light from reflection with the ground or by direct incidence varies in the photodetector, modifying its output. This modification constitutes the change that is processed to indicate the dynamics of the foot.
  • photodetectors working in the visible ambient light is responsible for your changes in output current. If you work in the infrared, the ambient light is no longer necessary and in this case, the photodetector is accompanied by an infrared emitter that when raising the sole and by reflection with the ground or direct incidence active. This infrared emitter can be placed next to the photodetector or be an external source.
  • sensors located in the sole are connected to the main hardware module by means of fine conductive cables, welded inside the sole of the shoe, in such a way that they are protected from friction with the ground or place of movement.
  • Figure 1 Block diagram of the main hardware module where the most relevant elements of a possible embodiment of the invention are indicated. Communication to the computer via cable or wireless has been marked with dashed lines indicating complementary and / or alternative communication. WAY THAT THE INVENTION IS SUSCEPTIBLE OF INDUSTRIAL APPLICATION

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Abstract

Sistema de medición de los parámetros temporales de la marcha, la carrera y el salto mediante fotodetectores. Comprende componentes de instrumentación (hardware), componentes lógicos de programación (software), y un conjunto de elementos de detección formados por unos fotodetectores colocados en la suela de la zapatilla deportiva. El funcionamiento se basa en el registro de los cambios en las señales procedentes de los fotodetectores, en base a una referencia temporal común para todos ellos.

Description

SISTEMA DE MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS TEMPORALES DE LA MARCHA, LA CARRERA Y EL SALTO MEDIANTE FOTODETECTORES.
SECTOR DE LA TÉCNICA
Esta invención se refiere a un instrumento de medida y detección de apoyos durante Ia marcha, saltos y carreras, basado en el uso de elementos fotodetectores para discriminar los apoyos. Además, utiliza señales de radio, Io que evita el uso de cables que unan al sujeto objeto del estudio, con el ordenador que realiza Ia medición de las señales, siendo de aplicación en diferentes campos.
Por citar algunos ejemplos de aplicación del sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores podemos mencionar:
- En el campo deportivo, para conocer Ia duración de los apoyos de los sujetos al marchar, correr o realizar saltos verticales u horizontales.
- En el campo de Ia medicina, para conocer tiempos de contacto y no contacto de una persona durante Ia locomoción y así poder diferenciar una marcha normal de una patológica.
- En todos los campos, e incluso en otros no mencionados, permite conocer Ia frecuencia de paso del sujeto objeto de estudio.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Algunos de los métodos utilizados hasta Ia fecha para Ia realización de estudios que requieran Ia medida y detección de apoyos durante Ia marcha, saltos y carreras, requieren una alta tecnología e instrumentación compleja, mientras que otros utilizan métodos sencillos y con escaso material instrumental.
A continuación se citan algunos de los métodos mas comúnmente utilizados:
Filmar al sujeto objeto del estudio en vídeo Super-VHS, mientras realiza Ia actividad física (andar, correr o saltar), para posteriormente analizar su movimiento con Ia ayuda de un ordenador. Este método resulta económicamente caro, incómodo para el investigador y no muy preciso, ya que Ia filmación en vídeo permite únicamente una precisión de 2 centésimas de segundo. A ello hay que sumar que los resultados no se obtienen de forma inmediata, sino que es necesario un laborioso trabajo posterior.
Filmación con cámaras de alta velocidad: Estas cámaras son muy precisas, pero totalmente inaccesibles para el entrenador medio o para un investigador con bajo presupuesto. Permiten filmar a velocidades muy altas, Io cual nos da una precisión de milisegundos, con Io cual se evita el inconveniente de Ia falta de precisión que presentaba el método anterior, pero continúa presentando otro gran inconveniente, que consiste en Ia necesidad de realizar el estudio posterior de Ia grabación, por Io que mediante este método continúa siendo imposible obtener de manera inmediata.
Plataformas de contactos: Consisten en plataformas de longitud variable, que contienen múltiples láminas, que entran en contacto cuando el sujeto objeto del estudio pisa sobre ellas. Estas plataformas suelen extenderse sobre Ia pista de atletismo o en el interior de laboratorios, debiendo estar conectadas a un ordenador, que detecta Ia señal generada por el contacto de ias láminas de Ia pista, determinándose así los tiempos de vuelo y de suelo que realiza el deportista durante Ia carrera. Su principal inconveniente radica en su baja precisión y el rápido deterioro que sufren las láminas anteriormente mencionadas.
Plataformas de infrarrojos o con sistema lasen El principio de funcionamiento es similar al sistema anterior, pero instrumentalmente consisten en el uso de dos barreras de sensores de infrarrojos o de láser, separadas a una determinada distancia, entre las cuales discurre el sujeto objeto del estudio. Este método permite cuantificar Ia duración de los apoyos del sujeto al interferir o no interferir las líneas de ¡nfrarrojos/laser creadas por Ia barrera. Su principal problema continúa siendo Ia precisión, Ia cual va a depender del número de sensores utilizados, y Ia ubicación de los mismos que obliga al sujeto a discurrir por un espacio determinado.
Detectores de apoyos mediante pasillos conductores: Consiste en unas zapatillas instrumentadas con unos componentes metálicos que al contactar con un pasillo conductor cuantifica los tiempos de contacto y no contacto del sujeto al andar, correr o saltar sobre esa superficie metálica. Su principal problema radica en que el desplazamiento del sujeto se limita a esa plataforma o tapiz metálico por io que no es aplicable en situación real deportiva o en el desplazamiento en superficies no metálicas. Detectores de apoyos mediante acelerómetros: Consisten en unas zapatillas instrumentadas con unos acelerómetros que permiten cuantificar distancias, velocidades y alturas de salto. Los acelerómetros se localizan en Ia suela de una de las zapatillas del deportista y mediante un transmisor de radiofrecuencia se envían los datos a un receptor localizado en Ia muñeca para realizar los cálculos pertinentes. Su principal limitación radica en que no discrimina Ia duración de los apoyos de diversas partes del pié, como puede ser Ia duración de los apoyos del talón o del antepié. Además, al estar únicamente localizado en una de las zapatillas, sólo se reciben los datos obtenidos por ésta, suponiéndose, erróneamente, que los apoyos realizados con Ia otra zapatilla deportiva van a ser iguales.
Por tanto, queda patente Ia necesidad de idear un método alternativo, que utilice una tecnología que elimine las deficiencias presentadas por los métodos empleados en Ia actualidad y que permita conocer en tiempo real Ia duración de los apoyos y tiempos de vuelo de ambos pies, de Ia marcha, Ia carrera y el salto, en cualquier tipo de superficie, el cual constituye el objeto de Ia presente invención.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Actualmente son innumerables los estudios realizados acerca del movimiento humano desde Ia perspectiva de Ia medicina, de Ia veterinaria, Ia biomecánica, Ia fisiología y el entrenamiento, pero aún quedan muchos aspectos por estudiar, entre otros Ia duración de los apoyos realizados, que pueden permitir que mejore aún más su tratamiento, rehabilitación, o incluso su rendimiento.
Los campos de aplicación del sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores van desde Ia perspectiva médíca/traumatológica, deportiva, veterinaria, etc.
Desde el punto de vista médico, sobre todo en el campo de Ia traumatología y Ia rehabilitación, Ia marcha humana es muy estudiada, utilizando para ello múltiples instrumentos de medición.
Ya desde los primeros años de su infancia, el ser humano aprende a caminar de forma natural, experimentando con su cuerpo hasta alcanzar un estilo propio. Pese al carácter individual de este proceso, las semejanzas entre sujetos distintos son tales que puede hablarse de un patrón característico de marcha humana normal, así como de las modificaciones que dicho patrón experimenta debido a Ia influencia de diversos factores, intrínsecos o extrínsecos al sujeto, y, sobre todo, bajo determinadas condiciones patológicas.
El ciclo de marcha, comprende fases de apoyo bipodal y apoyo monopodal derecho e izquierdo cuya cuantificación temporal permitiría Ia realización de estudios que permitirían Ia creación de parámetros temporales que en base a determinados coeficientes permitan descubrir un patrón característico de Ia marcha humana. Dicho patrón temporal permitiría estudiar Ia evolución del patrón de marcha en sujetos con problemas traumáticos o tras una cirugía reparadora.
Algunos centros de investigación han desarrollado pasillos instrumentados y plataformas de contactos e infrarrojos, que Ie han permitido cuantificar tales parámetros. Nuestra invención no necesita ninguna superficie especial para Ia detección de los apoyos, únicamente una iluminación adecuada. En el caso de elementos fotodetectores sensibles a luz visible basta con luz ambiental. Además, incorpora un sistema vía radio que permitiera prescindir de cables que los uniesen al ordenador. Mediante el presente sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores es posible realizar múltiples estudios relacionados con Ia marcha humana, vía radio y en tiempo real.
Es posible por tanto, estudiar la cadencia de pasos ejecutados en un intervalo de tiempo, tiempos de dobie apoyo, tiempos de vuelo y suelo de cada uno de los pies y múltiples parámetros relacionados con Ia locomoción humana.
También es posible el estudio de Ia marcha de los ancianos, condicionada, por un lado, a los cambios debido a Ia edad y, por otro, a los efectos de diversas patologías, como Ia osteoartritis degenerativa y el parkinsonismo, que son más frecuentes a edades avanzadas.
Existen múltiples posibilidades para clasificar las alteraciones de Ia marcha debidas a patologías, según su etiología, según Ia zona anatómica afectada, según Ia fase de Ia marcha que esté alterada, etc. No obstante, todos los procesos patológicos acaban provocando determinadas alteraciones que son objetivables mediante el presente sistema de análisis y estudio de Ia marcha humana. Así pues, desde el campo médico se podrían realizar estudios de parámetros relacionados con Ia locomoción humana y sus posibles alteraciones en pacientes con problemas en el aparato locomotor.
Desde el punto de vista del deporte, el sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores permite el conocimiento de Ia duración y frecuencia de los apoyos y va a posibilitar un nuevo nivel de valoración y estudio de Ia condición física del sujeto. Conociendo los tiempos de apoyo y tiempos de vuelo de los pies en el suelo es posible determinar índices tan importantes en el entrenamiento como son:
La duración fase de impulsión de los apoyos durante Ia carrera o el salto.
La altura de los saltos: Al conocer el tiempo de vuelo de un salto vertical es posible conocer ia altura alcanzada.
La frecuencia de zancada y paso en una carrera.
Además, al no precisar de pasillo conductor o realizar el movimiento en una zona limitada, se pueden realizar estudios en situación real de competición, como por ejemplo, valorar Ia capacidad de salto en jugadores de baloncesto o voleibol o cuantificar Ia duración de los apoyos en una carrera de atletismo.
El conocimiento de estos datos permitirá Ia elaboración de programas de entrenamiento más eficaces y ajustados a Ia situación real del sujeto. Se podrá por tanto aumentar el rendimiento del atleta de forma más rápida y precisa, disponiendo en todo momento y en tiempo real de información que permitirá un conocimiento inmediato y determinante con el sujeto.
El sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores permitirá Ia creación de nuevos tests de condición física, más ajustados a las necesidades reales de valoración y que midan con total precisión los parámetros a estudio.
Entre las ventajas del sistema destaca el hecho de que al realizar Ia transferencia de los datos vía radio, el sujeto a estudiar no ha de cargar con cables que Ie unan al ordenador y que pueden interferir en su forma de andar o saltar. Además, al obtener los datos en tiempo real, el examinador puede observar Ia evolución del sujeto a Io largo de la prueba..
El sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores comprende componentes de instrumentación (hardware), componentes lógicos de programación (software), y un conjunto de elementos de detección formados por unos fotodetectores colocados en Ia suela de Ia zapatilla deportiva.
1.- Componente software.
El módulo software consiste en un programa de ordenador, que cuenta con un interface gráfico y que accede a una base de datos en Ia cual se almacenan los datos de los individuos y mediante el cual se programan las pruebas a realizar, sensores que se van a utilizar, mediciones, etc.
Mediante éste módulo, el usuario podrá definir el tipo de prueba - marcha, carrera, salto- y el protocolo que desea realizar, dependiente de parámetros tales como sensor de inicio y sensor de finalización por medio de fotocélula, utilización de metrónomo que marque un ritmo predeterminado en un test de marcha, número de saltos a realizar, duración de Ia prueba, sonidos para marcar inicio y fin de prueba, filtro de ruidos eléctricos, distancia de prueba, anular determinados eventos, etc.
Una vez iniciada Ia prueba es posible visualizar estadísticas en tiempo real, así como gráficas de los tiempos activos y desactivos de todos los sensores que han sido configurados al inicio de Ia prueba. 2.- Componentes hardware
El sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores cuenta con el módulo hardware principal situado sobre el cuerpo del sujeto bajo estudio, que se describe a continuación.
Dicho módulo es una unidad física que admite como entrada Ia señal procedente de los elementos fotodetectores situados en Ia suela y que tiene como salida conexión al ordenador tanto por buses de campo físicos (como por ejemplo RS232, USB, etc..) como inalámbrica vía radio. Sus componentes principales son: i. Módulo de alimentación que permite tanto el suministro energético autónomo por baterías o placas solares como de Ia red eléctrica a través de adaptadores de voltaje convencionales. ii. Módulos para comunicación con buses e inalámbrica, iii. Módulo de acondicionamiento de las señales procedentes de los fotodetectores para su posterior procesado por sistemas digitales. iv. Memoria de datos rápida y de alta capacidad para servir de almacenamiento intermedio hasta Ia comunicación con el ordenador (por ejemplo, memoria RAM). v. Una o varias unidades de proceso secundarias o esclavas que gestionan Ia adquisición de los eventos que marcan los tiempos de apoyo de cada sensor, vi. Unidad central de proceso principal o maestra con capacidad para Ia supervisión de los módulos de alimentación, comunicaciones, el bus principal de datos y Ia memoria; y los buses de control y las otras unidades de proceso secundarias o esclavas.
El funcionamiento se basa en el registro de los cambios en las señales procedentes de los fotodetectores, en base a una referencia temporal común para todos ellos. El módulo de acondicionamiento evita señales falsas debido a rebotes o interferencias y convierte a digital Ia información. Cada unidad de procesado secundaria se encarga de recibir y preprocesar dichas señales agrupadas por pie o zona de pie mediante interrupción o captura de flanco del cambio de Ia señal. La unidad central principal se encarga de supervisar esta tarea evitando que se pierdan eventos simultáneos e indicando el orden de escritura en Ia memoria de datos. Asimismo, se encarga de marcar una referencia temporal común y de gestionar los paquetes de datos y los protocolos de comunicaciones con el ordenador. Un posible diseño se basa en Ia característica modular que posee el hecho de poder sumar más o menos unidades de proceso secundarias según el número de fotodetectores incluidos en las suelas.
El módulo hardware principal posee una serie de pulsadores en el panel frontal, cuya misión es Ia de proporcionar las señales de inicio, fin y marcas de prueba. Cuenta además con diodos led que proporcionan información sobre el estado de Ia alimentación, de Ia comunicación con el ordenador y de Ia conexión radio con el ordenador. Este módulo posee. los elementos necesarios para su fijación al sujeto bajo estudio.
3.-Elemento de detección: Fotodetectores localizados en Ia suela del calzado
Se compone de elementos fotodetectores (por ejemplo, fotodiodos, fototransistores) que pueden operar tanto en el rango visible como en el infrarrojo (en este caso se incluyen emisores de infrarrojos) situados en Ia suela del calzado. Al apoyar y levantar Ia suela, el nivel de luz procedente de Ia reflexión con el suelo o por incidencia directa varía en el fotodetector, modificándose su salida. Esta modificación constituye el cambio que se procesa para señalar Ia dinámica del pie. Con fotodetectores trabajando en el visible Ia luz ambiente es Ia responsable de sus cambios de corriente de salida. Si se trabaja en el infrarrojo, ya no es necesaria Ia luz ambiente y en este caso, el fotodetector va acompañado de un emisor de infrarrojos que al levantar Ia suela y mediante reflexión con el suelo o incidencia directa Io activa. Este emisor de infrarrojos puede situarse junto al fotodetector o ser una fuente externa.
Estos sensores situados en Ia suela están conectados al módulo hardware principal mediante finos cables conductores, soldados por dentro de Ia suela de Ia zapatilla, de tal forma que están protegidos de los rozamientos con el suelo o lugar de desplazamiento.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1.- Diagrama de bloques del módulo hardware principal donde se señalan los elementos más relevantes de una posible realización de Ia invención. La comunicación al computador por cable o inalámbrica se ha marcado con líneas discontinuas indicando comunicación complementaria y/o alternativa. MANERA EN QUE LA INVENCIÓN ES SUSCEPTIBLE DE APLICACIÓN INDUSTRIAL
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en Ia materia comprenda el alcance de Ia invención y las ventajas que de Ia misma se derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de ios elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando ello no suponga una alteración a Ia esencialidad del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, que comprende:
• un módulo lógico (software), que debe estar instalado en el ordenador que se utilice para descargar los datos de Ia prueba realizada, procedentes del módulo hardware, que consiste en un programa de ordenador, que cuenta con un interfaz gráfica y que accede a una base de datos en Ia cual se almacenan los datos de los individuos, y mediante el cual se programan las pruebas a realizar, los sensores que se van a utilizar y las mediciones a realizar.
• Un módulo físico (hardware), compuesto por una serie de elementos que reciben, mediante bus físico o vía radio, y almacenan los datos recogidos por los sensores situados en el calzado.
• Una pluralidad de elementos de detección que consisten en una serie de sensores de fotodetección colocados en Ia suela de un calzado.
2.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicación 1 , caracterizado porque el módulo lógico permite a! usuario definir, entre otros parámetros, el tipo de prueba - marcha, carrera, salto- y el protocolo que desea realizar, dependiente de parámetros tales como sensor de inicio y sensor de finalización por medio de fotocélulas, utilización de metrónomo que marque un ritmo predeterminado en un test de marcha, Ia duración de Ia prueba, los sonidos para marcar inicio y fin de prueba, aplicación de filtro de ruidos eléctricos, Ia distancia de prueba y anular determinados eventos.
3.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque una vez iniciada Ia prueba, mediante el módulo lógico, es posible visualizar estadísticas en tiempo real, así como gráficas de los tiempos activos y desactivos de todos los sensores que han sido configurados al inicio de Ia prueba.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2ϋ)
4.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicación 1 , caracterizado porque el módulo hardware principal consiste en una unidad física que admite como entrada Ia señal procedente de los elementos fotodetectores situados en Ia suela del calzado, y que tiene como salida conexión al ordenador tanto por buses de campo físicos (como por ejemplo RS232, USB, etc..) como inalámbrica vía radio.
5.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque el módulo hardware comprende los siguientes componentes i. Módulo de alimentación que permite tanto el suministro energético autónomo por baterías o placas solares como de Ia red eléctrica a través de adaptadores de voltaje convencionales. ii. Módulos para comunicación con buses e inalámbrica, iii. Módulo de acondicionamiento de las señales procedentes de los fotodetectores para su posterior procesado por sistemas digitales, iv. Memoria de datos rápida y de alta capacidad para servir de almacenamiento intermedio hasta Ia comunicación con el ordenador (por ejemplo, memoria
RAM). v. Unidad central de proceso principal o maestra, que por ella misma, o mediante una o varias unidades de proceso esclavas, gestione Ia adquisición de los eventos que marcan los tiempos de apoyo de cada sensor. Además, tendrá Ia capacidad para Ia supervisión de los módulos de alimentación, comunicaciones, el bus principal de datos y Ia memoria; y los buses de control y las otras unidades de proceso secundarias o esclavas.
6.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 y 5, caracterizado porque el diseño del módulo hardware principal se basa en Ia característica modular que Io dota de Ia capacidad de poder sumar más o menos unidades de proceso secundarias, según el número de fotodetectores incluidos en las suelas.
7.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y ei salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1, 5 y 6, caracterizado porque el módulo hardware principal posee una serie de pulsadores, cuya misión es Ia de proporcionar las señales de inicio, fin y marcas de prueba.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
8.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 , 5, 6 y 7, caracterizado porque el módulo hardware principal posee diodos led que proporcionan información sobre el estado de Ia alimentación, de Ia comunicación con el ordenador y de Ia conexión radio con el ordenador.
9.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 , 5, 6, 7 y 8, caracterizado porque el módulo hardware principal posee los elementos necesarios para su fijación al sujeto bajo estudio.
10.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicación 1, caracterizado porque los elementos fotodetectores se sitúan en lugares estratégicos de Ia suela del calzado, que permiten determinar el lugar y Ia duración del apoyo mediante Ia detección del cambio en Ia intensidad luminosa bajo Ia suela, tanto en el visible como fuera de él, durante el proceso de apoyo del pie.
11.- Sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 y 10, caracterizado porque los fotodetectores situados en Ia suela están conectados al módulo hardware principal mediante finos cables conductores, soldados por dentro de la suela de la zapatilla, de tal forma que están protegidos de los rozamientos con el suelo o lugar de desplazamiento.
12.- Uso del sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 a 11 , para conocer Ia duración de los apoyos de personas al marchar, correr o realizar saltos verticales u horizontales.
13.- Uso del sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 a 11 , para conocer tiempos de apoyo y no apoyo de una persona durante Ia locomoción y así poder diferenciar una marcha normal de una patológica.
14.- Uso del sistema de medición de los parámetros temporales de Ia marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones 1 a 11, para conocer Ia frecuencia de paso de una persona objeto de estudio.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
15.- Un método de uso del sistema de medición de los parámetros temporales de la marcha, Ia carrera y el salto mediante fotodetectores, según reivindicaciones anteriores, que consiste en establecer a través de un ordenador que tiene instalado un programa, que denominamos módulo lógico, el tipo de prueba a realizar, los sensores a utilizar y las mediciones a realizar, y dotar al sujeto objeto del estudio de un par de calzados, cuyas suelas contienen una serie de elementos de fotodetección que obtienen los datos de los apoyos de los pies del sujeto cuando estos se desplazan sobre el suelo, y los transmiten al módulo hardware, el cual los almacena hasta que son transferidos al programa ordenador que ordenó el comienzo de Ia prueba, para que medíante una interfaz gráfica, se muestre una estadísticas en tiempo real, así como gráficas de los tiempos activos y desactivos de todos los sensores que han sido configurados al inicio de Ia prueba.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 28)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024020660A1 (pt) * 2022-07-26 2024-02-01 Equs Performance Ltda Sistema de cronometragem de provas equestres

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361133A (en) * 1992-06-23 1994-11-01 Footmark, Inc. Method and apparatus for analyzing feet
GB2353937A (en) * 1999-08-27 2001-03-14 Ian Anthony Liston Footwear having monitoring device and display
ES2237280B1 (es) * 2003-04-14 2006-10-01 Universidad De Cadiz Sistema de deteccion de apoyos via radio.
GB0625184D0 (en) * 2006-12-18 2007-01-24 Macgregor Elizabeth Y Dance shoe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024020660A1 (pt) * 2022-07-26 2024-02-01 Equs Performance Ltda Sistema de cronometragem de provas equestres

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