WO2012107620A1

WO2012107620A1 - Equipo para determinar y monitorizar el ejercicio físico y la técnica, en la natación

Info

Publication number: WO2012107620A1
Application number: PCT/ES2012/070075
Authority: WO
Inventors: Alfredo FERNANDEZ ALCALÁ
Original assignee: Fernandez Alcala Alfredo
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2012-08-16
Also published as: ES2386945A1; ES2386945B1

Abstract

Equipo de medida para determinar y monitorizar el ejercicio físico y la técnica, en la natación, que comprende - un traje de baño (2) que incorpora una serie de sensores (3), que captan una serie de parámetros físicos del nadador, y un interfaz (5) que incorpora un transmisor de dichas señales hasta un ordenador (8) de tratamiento y presentación de la información obtenida; un conjunto de cámaras (9), que se mueven longitudinalmente, de forma sincronizada con el nadador, transmitiendo las imágenes obtenidas al ordenador de control (8) para su tratamiento y visualización; un ordenador o equipo informático (8) que recibe los datos captados por los sensores (3) y las imágenes de las cámaras (9), en el que se procesan los datos para determinar diversas variables relativas al movimiento del nadador; que se muestra en la pantalla asociada conjuntamente con las imágenes del deportista desde distintos ángulos.

Description

DESCRIPCIÓN

Equipo para determinar y monitorizar el ejercicio físico y la técnica, en la natación.

Objeto de la invención

La presente invención, como su propio título indica, se refiere a un equipo para medir y monitorizar el ejercicio físico, a fin de mejorar la eficiencia en el nado, proporcionando a los usuarios y sus entrenadores información sobre los distintos tipos de fuerzas: de flotación, de resistencia y propulsivas, etc., que se observan en los movimientos que ejerce el nadador en el agua, que permitan mejorar su estilo y determinar sus condiciones físicas, así como controlar su rendimiento y nivel de mejora en la práctica deportiva.

La información es proporcionada en tiempo real, a fin de que el binomio entrenador-nadador, pueda corregir errores o hacer propuestas según los resultados que se están produciendo en el momento exacto. Se trata por tanto de monitorizar al nadador en todo momento; no obstante, el seguimiento de las sesiones de control permite determinar el nivel de mejora del nadador, así como la influencia de las medidas correctoras tomadas en el desarrollo de su entrenamiento. La corrección de posturas durante el nado, o en el lanzamiento a la piscina es también posible al monitorizar el ejercicio, para poder hacer un estudio posterior del ángulo de ataque, las fuerzas que ejerce en el agua, el esfuerzo físico a que se ve sometido el nadador, etc.. En general el equipo proporciona una completa información acerca de los movimientos del nadador en el agua, de sus constantes vitales, de sus características hidrodinámicas, etc., todas ellas tendentes a facilitar la mejora técnica en el ejercicio deportivo de la natación.

Antecedentes de la invención Hoy en día se conocen equipos de medición de diversos parámetros fisiológicos y mecánicos durante el esfuerzo que realiza un deportista, durante la carrera, el pedaleo, etc., en general durante la práctica de deportes al aire libre. Por ejemplo en el documento ES-2170024 se describe un equipo de estas características. Estos equipos incorporan diversos sensores de temperatura, sudoración y ritmo cardiaco, que se colocan en el cuerpo del deportista, en el que también se fija un equipo de transmisión de las señales captadas por los mismos, para su recepción por un equipo informático a través del cual se determina el esfuerzo realizado y cómo ha afectado éste al organismo del deportista.

El traslado de estos métodos a la natación es inviable porque de una parte los cables que conectan los diversos sensores impiden el adecuado movimiento de natación, además ha de existir un cableado para unir físicamente el deportista con el terminal informático, ya que no se conoce ningún medio de transmisión de señales, que sea inalámbrico y que se pueda utilizar bajo el agua. Como consecuencia de ello los métodos disponibles hoy en día no permiten medir de una manera práctica y precisa las fuerzas que intervienen al ejecutar un estilo concreto de nado. Se puede conseguir una medida de la resultante de todas las fuerzas actuantes, pero no una cuantificación de cada una de las componentes.

Además, este seguimiento sólo puede hacerse durante un período corto de tiempo, porque tanto el dinamómetro como la piscina sin fin, no permiten que el nadador utilice el sistema durante períodos largos, porque lo fatigan en exceso: el primero está limitado por el cable que une al nadador con el instrumento de medida y el segundo por la velocidad que lleva el agua, que ha de ser elevada para que el nadador se mantenga inmóvil. Ambas técnicas condicionan la postura habitual del nadador en el agua.

En los documentos US-5005140 y US-5258927 se describe un método y un dispositivo para monitorizar y medir el ejercicio físico de un submarinista en el que se emplean dispositivos hidrodinámicos que efectúan mediciones para detectar cambios de presión en líquidos en los espacios cerrados, que quedan en contacto con una parte de cuerpo de una persona, determinando la diferencia de presión que es transformada en una señal, que se compara con otra señal calibrada para convertirla en una señal digital, de forma que es posible su evaluación por un ordenador, en el que se almacenan los datos corresponden al ejercicio realizado y al nivel de ejercicio realizado. El problema que presenta este dispositivo es el que ya se ha indicado anteriormente: necesidad de cableado entre los sensores y entre el nadador y el equipo de tratamiento de la información.

Descripción de la invención

El sistema que se propone pretende solventar todos estos inconvenientes y permitir a los usuarios que tengan una mayor percepción de lo que está teniendo lugar en el agua. En primer lugar, para no tener las mismas limitaciones que los métodos y dispositivos actuales, se propone un el dispositivo libre de cables sobre el cuerpo que limiten la movilidad del nadador. Esta ausencia de cables también afecta a la transmisión de los datos medidos en el cuerpo del nadador hasta el terminal de tratamiento de los mismos, la cual se efectúa por medios inalámbricos a pesar de que el nadador, lógicamente, está dentro del agua. Esta ausencia total de cables permite que el usuario no note la menor diferencia entre su nado habitual y el que realice cuando utilice el dispositivo de la invención, de forma que la transferencia de los experimentos sea máxima.

Según una característica fundamental de la invención, los sensores que miden la presión, temperatura, ritmo cardiaco, etc. van instalados en un traje especialmente concebido para este método, en el que se colocan, o bien fijos sobre dicho traje, o bien formando parte del mismo; independientemente del tipo de sensor que se use, ya que pueden ser como los que se comercializan actualmente, o bien otros que en un futuro se puedan surgir, por ejemplo sensores que usen nanotecnología y que puedan ser aplicados al material del traje, o movibles y unidos al traje mediante una fijación, con lo cual se puede usar con distintos trajes, pudiendo personalizar estos sensores a cada nadador.

El traje incorpora un transmisor a través del cual se envían-de forma inalámbrica las señales captadas por dichos sensores a través del medio acuático, empleando para ello un transmisor de radiofrecuencia y una antena receptora de dicha señal, situada así mismo en el medio acuático, de forma que el dispositivo puede usarse en una piscina equipada con los receptores de ondas. Estudios realizados por el inventor han probado que es posible transmitir una señal electromagnética a través de un medio acuático; aquellas que resultan más idóneas, por la distancia y amplitud de la señal captada, son señales que tienen una longitud de onda en la banda de la radiofrecuencia. Estos estudios se han efectuado dentro de una piscina, desde un transmisor móvil (que sería el nadador) hasta un receptor constituido por una antena introducida en el agua, fijada en uno de los costados de la piscina. En el desarrollo de la invención se prevé colocar más de una antena a lo largo de la piscina a fin de que exista "cobertura" en todo el recinto de nado. También se puede emplear una transmisión utilizando ondas acústicas, en lugar de electromagnéticas, en la banda de los ultrasonidos, por ejemplo.

En aquellos lugares en los que no sea posible instalar un receptor de radiofrecuencia, por ejemplo en el mar, se ha previsto instalar en el traje una memoria flash en la que se almacenen los datos, para posteriormente descargarlos en el ordenador para su procesado.

En cuanto al traje de baño que forma parte de este equipo indicar que se trata preferentemente de un bañador integral de competición, que cubra el cuerpo entero del nadador, incluyendo cabeza, manos y pies, La incorporación de los sensores o elementos de medida y del transmisor en el traje se efectúa de forma que no afecta, ni condiciona la técnica de nado del deportista. Estas prendas presentan una comodidad probada ya que se adaptan perfectamente al cuerpo y los cables entre sensores y el transmisor de RF van integrados en la misma, de forma que no afectan para nada las condiciones de movilidad y adaptabilidad propias de las mismas. Es posible realizar el traje utilizando telas inteligentes que incorporan este "cableado" sobre la propia tela, por medio de una tecnología basada en tintas especiales, que permiten medir diferentes parámetros como presión o temperatura.

Otra característica importante de esta invención consiste en equipar la piscina con un sistema de cámaras robóticas, que proporcionan imágenes del nadador desde distinta vistas. Las cámaras que captan imágenes desde un punto inferior, superior y lateral del nadador se mueven al unísono con él a lo largo de la piscina. Las imágenes captadas por dichas cámaras se tratan también informáticamente para sincronizarlas con los datos suministrados por el traje, proporcionando dicho proceso información sobre aceleraciones, velocidades, trayectorias, ángulos de ataque, fuerzas, etc., La visualización desde diversos ángulos, conjuntamente con los múltiples datos sacados del análisis de estas imágenes, así como los datos suministrados por los sensores del traje, proporcionan una visión de global de los movimientos del nadador en el agua, de sus constantes vitales, de sus características hidrodinámicas, etc., todas ellas tendentes a facilitar la mejora técnica en el ejercicio deportivo de la natación. El visionado de una sesión de nado la efectúa el preparador en tiempo real, el cual está en comunicación con el nadador para transmitirle órdenes a través de los auriculares que éste lleva, que reciben la señal acústica utilizando un canal de retorno de la señal electromagnética captada por los sensores del traje. Cada sesión de nada se graba en el equipo informático correspondiente a fin de que el nadador, una vez terminado su ejercicio pueda visualizar aquellas secuencias que resulten de su interés.

Descripción de las figuras

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra una vista general del equipo de la invención, que incluye una dotación en el nadador y otra dentro de una piscina (1 ).

La figura 2 representa una vista general de una piscina (1 ) en la que se observa la disposición y montaje de las cámaras (9) destinadas al seguimiento del nadador.

La figura 3 muestra el traje de baño (2) que forma parte del equipo de la invención.

Realización preferente de la invención

El equipo para determinar y monitorizar el ejercicio físico y la técnica, en la natación que comprende:

- Un traje de baño (2) integral, que se adapta perfectamente al cuerpo del nadador y que incluye:

o Una serie de sensores (3) que captan las presiones existentes entre el cuerpo del nadador y el agua del medio en el que se mueve.

o Un interfaz en que se concentra la señal de todos los sensores (3) existentes en el traje (2) que:

^■ Se transmite por radiofrecuencia (RF) u ondas acústicas a través de una serie de antenas (6) colocadas en el medio acuático;

^■ Se almacenan en una memoria colocada en el propio traje (2), para su posterior tratamiento.

- Un conjunto de cámaras (9), situadas en carriles longitudinales de la piscina (1 ), que se mueven de forma sincronizada con el nadador a lo largo de la piscina, enfocándolo desde arriba (9a), desde abajo (9b) y lateralmente (9c); así como otras dos cámaras (9d-9e) situadas en las cabeceras de la piscina, que graban la fase de viraje desde un plano frontal.

Todas estas cámaras transmiten en tiempo real su señal a un centro de control, o equipo informático, capaz de efectuar su tratamiento y, en base a ellas determinar una serie de variables de la acción natatoria que ejerce el deportista. Ya sea exclusivamente en base a la información que ellas facilitan y/o en base a la información que proporcionan los sensores (3) situadas en el traje (2) del nadador.

- Un ordenador (8) que presenta unos interfaces a través de los que recibe los datos captados por los sensores (3) y las imágenes captadas por las cámaras (9). En este equipo se ha implementado un software que trata todos estos datos y calcula en fase a diversas fórmulas y programas una serie de variables, como pueden ser: aceleraciones, velocidades, trayectorias, ángulos de ataque, fuerzas, etc., todas ellas relativas al movimiento del nadador. También se extraen datos de las constantes vitales del deportista y, finalmente, se muestran a través de la pantalla de dicho equipo informático las imágenes desde distintos ángulos a fin de que el entrenador tenga una referencia visual informada durante toda la fase de entrenamiento. Este equipo está dotado de una memoria en la que almacena cada sesión de entrenamiento a fin de que también el deportista pueda analizarla después de terminado su ejercicio.

La comunicación entre el transmisor (5) existente en el traje (2) y el ordenador (8) se realiza en un primer estadio por medio de señales de radiofrecuencia (RF), que son captadas por alguna de las antenas (6) situadas a lo largo de la piscina (1 ), las cuales enlazan por medio de un conductor (7) con dicho ordenador (8). La longitud de onda de esta señal, según cálculos realizados que no son objeto de esta memoria, se encuentra en la banda de la radiofrecuencia, en concreto los experimentos previos realizados por el inventor se centraron en una frecuencia de 433Mhz. si bien este valor no se considera limitativo dentro del campo de la invención. La comunicación se efectúa en sentido bidireccional, de forma que el entrenador tiene controlado a su nadador en todo momento y también puede intervenir cuando lo estime oportuno, enviándole por el mismo medio comunicaciones audibles a través de auriculares colocados en los oídos del nadador, o por medio de un display colocado en las gafas del mismo.

El traje (2), representado en la figura 3, es un bañador integral de competición. La prenda cubre el cuerpo entero del nadador, incluyendo cabeza, manos y pies y está más que comprobada su comodidad. Así pues, se trata de incorporar los elementos de medida y el transmisor de modo que no dificulten los movimientos del deportista. Los sensores (3) se colocan en lugares estratégicos para medir las fuerzas que se piden. Hay zonas del cuerpo sobre las que sólo actúan cierto tipo de fuerzas (por ejemplo, sobre el tronco o la cabeza, sólo actúan fuerzas resistivas, no propulsivas; en otras sólo se ejercen mayoritariamente fuerzas propulsivas, como son los antebrazos y la zona de las piernas que va desde las rodillas hasta el empeine.

El cableado eléctrico (4) que se utiliza en el traje (2) no repercute en la movilidad del nadador; se emplea un cable plano y flexible, que permite una gran variedad de movimientos sin oponer alguna dificultad. Una representación del traje de baño con los sensores de presión incorporados puede verse en la figura 3. Es posible realizar el traje utilizando telas inteligentes que incorporan este "cableado" sobre la propia tela, por medio de una tecnología basada en tintas especiales, que permiten medir diferentes parámetros como presión o temperatura. Además de los sensores (3) se incorpora el transmisor (5), que es lo más pequeño posible. En esta unidad también se incluirá la batería que alimente a todo el sistema y la lógica de conversión para pasar los datos de los sensores al formato que requiera el transmisor; en aquellos casos en los que no exista tal medio de transmisión, sino que recurra a almacenar los datos en una memoria, dicha memoria estará integrada en esta unidad (5). Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación:

Claims

REIVINDICACIONES

1 . - Equipo de medida para determinar y monitorizar el ejercicio físico y la técnica, en la natación, que comprende:

- un traje de baño (2), que se adapta perfectamente al cuerpo del nadador, que incluye una serie de sensores (3) que captan las presiones existentes entre el cuerpo del nadador y el agua del medio en el que se mueve, así como otra serie de variables de temperatura, ritmo cardiaco y demás constantes vitales del nadador; también prevé un interfaz (5) en que se concentra la señal de todos los sensores (3) existentes en el traje (2), que incorpora un transmisor de dichas señales hasta un ordenador

(8) de tratamiento y presentación de la información obtenida;

- un conjunto de cámaras (9), situadas en carriles longitudinales de la piscina (1 ), que se mueven de forma sincronizada con el nadador a lo largo de la misma, enfocándolo desde diversos ángulos, que transmiten las imágenes captadas en tiempo real al ordenador de control (8), a fin de que éste efectúe su tratamiento y, en base a ellas y a las variables captadas por los sensores (3) del traje (2) determinar una serie de parámetros que son función del ejercicio que efectúa el deportista;

- un ordenador o equipo informático de tratamiento de la información (8) que presenta unos interfaces a través de los que recibe los datos captados por los sensores (3) y las imágenes captadas por las cámaras

(9) , en el que se ha implementado un software de procesamiento de estos datos y de cálculo de diversas variables, como pueden ser: aceleraciones, velocidades, trayectorias, ángulos de ataque, fuerzas, etc., todas ellas relativas al movimiento del nadador; así como de una serie de constantes vitales del deportista; el cual presenta una pantalla en la que se muestran: las imágenes del deportista en la piscina desde distintos ángulos, conjuntamente con los valores de dichas variables.

2. - Equipo, según la reivindicación 1 , caracterizado porque la comunicación entre el transmisor (5) existente en el traje (2) y el ordenador (8) se realiza en un primer estadio por medio de señales electromagnéticas y/o acústicas, que son captadas por alguna de las antenas (6) situadas a lo largo de la piscina (1 ), las cuales enlazan por medio de un conductor (7) con dicho ordenador (8).

3. - Equipo, según las reivindicación anterior, caracterizado porque la longitud de onda de la señal de transferencia de datos entre el nadador y las antenas (6) existentes en la piscina se encuentra en la gamma de la radiofrecuencia.

4. - Equipo, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la comunicación entre el nadador y el ordenador (8) se efectúa en sentido bidireccional, de forma que el entrenador tiene controlado a su nadador en todo momento y también puede intervenir cuando lo estime oportuno, enviándole por el mismo medio comunicaciones audibles a través de auriculares o un display colocado en las gafas del nadador.

5. - Equipo, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el interfaz (5) está dotado de una memoria en la que almacena cada sesión de entrenamiento.

6. - Equipo, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el traje (2) consiste en un bañador integral de competición, que cubre el cuerpo entero del nadador, incluyendo cabeza, manos y pies e incorpora una pluralidad de sensores (3) y el transmisor (5) de modo que no dificulte los movimientos del deportista.