WO2016094996A2 - Disco rolante proprioceptivo como controle de games - Google Patents

Abstract

Patente de Invenção que consiste de uma plataforma discóide instável dotada de dispositivo deslizante de mobilidade (2), e que é formada de duas partes, uma base fixa (9), e outra móvel (3), que possui acoplada em nicho específico (6), um sistema mecatrônico, composto de sensores inerciais atrelados a microcontrolador, capaz de capturar os movimentos da mesma, transformando-os em sinais binários, que tratados em programação específica a habilita como controle de games que podem ser rodados em PCs e Smart TVs, voltados ao treino de equilíbrio, propriocepção e postura em vários decúbitos (em pé, sentado, decúbito dorsal e decúbito ventral). Tal sistema mecatrônico também contempla a possibilidade de desenvolvimento cognitivo do usuário, como atenção e memória, além de proporcionar uma experiência de jogos mais emocionante através do aumento do realismo dos games. A incorporação de vídeo games como ferramenta capaz de contribuir para adesão e fidelização do paciente aos tratamentos, baseados no conceito de Gameficação, aliada a adoção de plataformas instáveis nos tratamentos de equilíbrio, possibilita incremento de elementos de perturbação, imprescindíveis aos treinos de propriocepção, através da simulação de situações de risco e desafios em ambiente seguro e controlado proporcionado pelos vídeo games.

Description

"DISCO ROLANTE PROPRIOCEPTIVO COMO CONTROLE DE GAMES" A presente patente de invenção consiste de um modelo de prancha ou plataforma instável utilizada como alternativa aos tratamentos de equilíbrio e propriocepção, principalmente na prevenção de quedas, na qual foram introduzidas características diferenciais com intuito de melhorar a performance de movimento da instabilidade aplicada a plataforma, visando aprimoramento e eficiência em treinos e tratamentos de propriocepção.

Já são conhecidos principalmente pelos profissionais de reabilitação e educadores físicos, uma infinidade de modelos de plataformas instáveis para uso com essa finalidade de treinar e tratar distúrbios de equilíbrio e propriocepção.

Dentre estes, estão aqueles em formato discóide que possui uma semiesfera ou estrutura ovalada fixada na sua parte inferior, o que torna difícil a manutenção do usuário em equilíbrio sobre a mesma em postura bípede sem que haja apoio ou auxílio externo.

Outra limitação destas plataformas utilizadas até então, está no fato de apresentarem restrição do movimento de deslocamento linear uma vez que estão fixadas no ponto de contato com a superfície em que estão instaladas.

Embora seja bastante difundido uso desse modelo de disco, estes apresentam algumas limitações de performance, principalmente no que se refere a oferecer graduação dos níveis instabilidade do movimento desta plataforma, o que torna o treino ou tratamento, uma tarefa difícil num primeiro momento do processo reabilitativo.

Quedas tem sido apontadas como uma das principais causas de morbimortalidade em idosos, e tem assumido caráter epidêmico no Brasil em função do crescimento significativo da população de idosos, 3 vezes maior que o restante da população, decorrente do aumento da expectativa de vida do brasileiro.

Anualmente ocorrem 30 mil internações de idosos por fratura/ano. Os gastos com a recuperação decorrentes de queda ultrapassam R$ 51 milhões/ano. (José L. Teles: Ministério da Saúde). A atualização dos processos reabilitativos, tornando-os mais atrativos e motivadores para pacientes concluírem tratamento de reabilitação física é uma necessidade, já que são preocupantes os números de abandono de tratamento.

A pouca motivação gerada pelos métodos tradicionais é apontada como motivo de abandono do tratamento fisioterápico, caracterizando- se como uma das principais causas de falha terapêutica. (DIAS et ai, 2009).

Entretanto, as soluções de games que tem sido utilizadas em treinamentos de equilíbrio, limitam-se ao uso isolado desses recursos de jogos para pacientes ou usuários sobre um plano fixo estável, o que compromete e limita o desempenho destes tratamentos, já que uso de planos instáveis bem como a progressão dos graus de instabilidade conforme evolui o estado do paciente são preconizados em vários estudos.

Embora esteja também muito bem documentado o uso de planos instáveis nos treinamentos de equilíbrio e propriocepção, inexistem soluções que associem video games a este modelo específico de plataforma proposto, com características particulares de mobilidade em vários eixos e planos, com intuito de explorar terapêuticamente o sinergismo desses recursos, buscando maximizar resultados.

O que se tem até então para atender a essa demanda de progressão dos graus de instabilidade em tratamentos e treinos de equilíbrio é a necessidade da utilização de uma variedade de dispositivos, pranchas e plataformas variadas que isoladamente são recrutados para fases específicas de um tratamento, conforme o estado em que o paciente se encontra, uma vez que cada um desses planos e plataformas possui características inerentes únicas de mobilidade e instabilidade.

Outro aspecto já levantado em estudos, e que é fundamental em tratamentos de propriocepção, consiste em acrescentar elementos de perturbação da estabilidade nos treinamentos em solos instáveis que geram aumentos significativos da atividade muscular quando comparados àqueles realizados em solo estável, sendo portanto um recurso valioso no treinamento de equilíbrio.

Tendo em vista estas restrições e demandas, e no propósito de atendê-las tem-se concebido um novo modelo de plataforma instável, objeto desta Patente de Invenção, que funciona ainda como controle de games, o que proporcionará uma experiência de treinamento mais emocionante, que pode promover engajamento maior do paciente nos tratamentos.

Essa associação fundamenta-se no fato de já estarem bem documentados, tanto a adoção de plataformas instáveis nos tratamentos de equilíbrio e propriocepção, bem como a incorporação de jogos de vídeo games como ferramenta capaz de contribuir para adesão e fidelização do paciente aos tratamentos, baseados no conceito de Gameficação.

Além disso, essa combinação de recursos, possibilita incremento de elementos de perturbação aos treinos de equilíbrio, cuja necessidade tem sido postulada em estudos, através da simulação de situações de risco em ambiente seguro e controlado proporcionado pelos video games associado a planos instáveis.

O principal diferencial apresentado por este modelo de disco proprioceptivo específico comparado a outros vários dispositivos que utilizam pranchas para treinamento proprioceptivo disponíveis, está no fato desse modelo desenvolvido permitir total liberdade de movimentos funcionais como deslizamentos em várias direções, além da rotação e inclinação graduada. Isto a torna capaz de proporcionar maior fidedignidade e realismo aos movimentos em concordância com o que é apresentado no game, o que confere a plataforma características de simulação, principalmente nos jogos relacionados a esportes que se utilizam de pranchas, permitindo movimento em todos os eixos e planos, sem que haja ponto fixo de contato com uma superfície.

Outro diferencial oferecido pela plataforma está no fato de possibilitar a utilização de um único aparato, em detrimento da necessidade de uso de vários outros dispositivos, pranchas e plataformas, capaz de atender ao tratamento de equilíbrio nas suas várias fases e de acordo com a evolução e estado do paciente, já que esta oferece possibilidade de administrar graus variados de instabilidade, e diversidade de desafios além do entretenimento proporcionados através de games.

Isso é possível através de um mecanismo adaptado a plataforma capaz de graduar os níveis de instabilidade administrados conforme evolui o estado em que pacientes se encontram, uma vez que, idade, patologias envolvidas, condição física do paciente, e a progressão de instabilidade são determinantes para evolução do tratamento, conforme sugerem estudos.

O fato de estar este disco proprioceptivo, objeto dessa patente, atrelado ao uso de vídeo games proprietários propostos, possibilita um outro diferencial fundamental aos tratamentos e treinos de equilíbrio e propriocepção, que é a administração de elementos de perturbação da estabilidade, fundamentais para que se obtenha aumento dos percentuais de co-contração muscular, visando aprimorar respostas antecipatórias e compensatórias, prejudicadas com envelhecimento. Atuando dessa maneira na prevenção de quedas em idosos, como sugere Almeida et al, 2012.

Essa Patente de Invenção prevê ainda a possibilidade de se agregar outras tecnologias inovadoras como reconhecimento de gestos, além de dispositivos de Realidade virtual proporcionando novas formas de jogar, baseado na imersão do paciente no ambiente do jogo.

As figuras anexadas mostram a disposição do Disco Rolante Proprioceptivo, objeto da presente patente nas quais:

A fig. 1, mostra-o em perspectiva explodida; a fig. 2. mostra-o montado em perspectiva; a fig. 3 vista inferior em perspectiva; a fig. 4 mostra-o em corte; a Fig. 5 mostra-o em vista superior.

Em conformidade com a ilustração das figuras acima relacionadas, o modelo de disco proprioceptivo rolante, objeto da presente Patente de Invenção consiste basicamente de duas partes complementares.

Sendo uma delas composta por uma estrutura fixa 9, que serve como base, concebida para estar apoiada no chão ou superfície estável. Esta estrutura fixa 9 ou base, consiste de uma placa em formato discóide de tamanho igual ou ligeiramente maior que o tamanho da outra parte móvel, que tem ao longo de todo seu perímetro, um trilho 11, no interior do qual correm pequenos troles 10, onde estão ancorados elementos de controle de estabilidade que são compostos por tubos elásticos 8.

Sobre esta estrutura fixa 9, estará apoiada e deslizando sobre a mesma, a outra parte móvel do conjunto, que é composta por uma prancha discoide 3, que tem fixada no seu centro, através de parafusos 1 e porcas 7, um dispositivo deslizante 2, formado por elemento contentor de esfera que contém em seu interior múltiplas minúsculas esferas que servem como elementos de rolamento em relação a esfera única central de diâmetro maior, permitindo dessa maneira, que funcione como um dispositivo capaz de promover a mobilidade através de deslizamento ou rolamento, entre ambas as partes, base móvel 3 sobre a parte fixa 9, proporcionando assim total liberdade de movimentos em múltiplos planos e direções.

Movimentos de rotação da parte superior móvel 3 em relação a base fixa 9 são também possíveis uma vez que a ancoragem dos elásticos 8 ligados a parte superior móvel 3 através de ancoradouros 4, estão conectados aos pequenos troles 10 que correm no interior dos trilhos 11 da base fixa 9, permitindo assim que haja rotação da base móvel 3 sobre a base fixa 9 em quaisquer dos sentidos, o que propicia ao usuário a simulação de movimentos funcionais fidedignos àqueles envolvidos em várias modalidades de esportes, proporcionando sintonia com o que é apresentado nos games.

A base móvel 3, possui uma superfície plana na parte superior, onde estarão apoiados os pés ou tronco do paciente ou usuário, dependendo da sua posição e da modalidade de tratamento proposto, postural ou de equilíbrio.

Esta parte móvel 3 tem ainda acoplada na sua parte inferior, em nicho específico 6, um sistema mecatrônico embarcado, composto de sensores inerciais, (acelerômetro, giroscópio e magnetrômetro) atrelado a microcontrolador capaz de capturar e codificar os movimentos produzidos pela mesma, e que a habilita como controle de games com foco em reabilitação, treinamento funcional de equilíbrio, propriocepção e postura para vários decúbitos (em pé, sentado, decúbito dorsal e decúbito ventral), e que também contempla a possibilidade de desenvolvimento cognitivo e de memória sem a necessidade de uso atrelado a quaisquer dos consoles disponíveis no mercado, já que poderão ser jogados em games proprietários a serem rodados diretamente em PCs e Smart TVs, utilizando protocolos de comunicação Wireless: Wi-Fi, Blue tooth.

Ainda, fazendo uso deste mesmo sistema mecatrônico acoplado a plataforma em nicho específico 6, esta Patente de Invenção, prevê ainda a possibilidade de, através de programação específica vinculada aos games proprietários, a realização de avaliações de desempenho de usuários e pacientes durante as sessões, mediante registro da sua evolução ao longo do tratamento, baseado em comparação de parâmetros como deslocamento do seu centro de massa.

A plataforma, objeto desta Patente de Invenção, está ainda dotada de um mecanismo de frenagem e limitação de sua mobilidade e instabilidade, composta de conjunto de tubos elásticos 8 intercambiáveis, de diferentes coeficientes de elasticidade, hoje muito utilizados em reabilitação e fitness, fixados a cada um dos pontos de ancoragem 4 dispostos ao redor da base móvel 3, ligando esta a parte parte fixa 9 através de troles 10 que deslizam ao longo trilho 11 que está fixado ao redor da base fixa 9, o que caracteriza um diferencial, que tem por finalidade, dosar e ajustar os movimentos de inclinação da plataforma às necessidades e condições do paciente ou usuário, além de adequar a mobilidade da mesma de acordo com o que é proposto nos games em uso.

A possibilidade de intercâmbio, adição ou remoção de tubos elásticos 8 de diferentes coeficientes de elasticidade também está prevista com intuito de prover a plataforma de uma base mais ou menos instável, conforme evolui o estado em que pacientes se encontram, tornando-a customizável de acordo com necessidade do usuário ou terapeuta, uma vez que a progressão de instabilidade são determinantes para evolução do tratamento, conforme sugerem estudos.

Outro sistema também previsto como controle de instabilidade, limitando deslizamento da esfera e velocidade de inclinação da parte móvel 3 da plataforma, consiste da adaptação de sistema de frenagem através de pressão, composto por dispositivo formado por auréola de contenção 5 que é conectada ao dispositivo deslizante de mobilidade 2 por meio de sistema de rosca que a permite imprimir compressão da esfera contra sua estrutura contentora, possibilitando que sirva dessa forma ao propósito de pressionar ou afrouxar a auréola de contenção 5 contra esfera, conforme se deseje uma restrição ou maior liberdade de movimentos respectivamente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. "DISCO ROLANTE PROPRIOCEPTIVO COMO CONTROLE DE GAMES", que compreende conjunto formado basicamente de duas partes, uma base fixa (9), e outra parte móvel (3) superior, que configuram uma plataforma instável que interage com vídeo games voltada ao entretenimento e tratamento de distúrbios do equilíbrio e propriocepção, caracterizada por ter acoplada a sua parte móvel (3) superior, em nicho específico (6), dispositivo mecatrônico, composto por sensores inerciais (acelerômetro, giroscópio e magnetrômetro) ligados a microcontrolador e módulo de comunicação que possibilita captura dos movimentos dessa parte móvel (3), e que a habilita como controle de games proprietários a serem rodados diretamente em PCs, notebooks e Smart TVs, utilizando protocolos de comunicação Wireless: Wi-Fi, Blue Tooth.

2. Disco rolante proprioceptivo de acordo com a reivindicação 1, é dotado de um sistema de mobilidade entre a parte móvel (3) em relação a parte fixa (9) da plataforma, caracterizada pelo fato de possuir no centro da parte móvel (3) fixado através de parafusos (1) e porcas (7), um dispositivo deslizante de mobilidade (2) que é composto por conjunto contentor de grande esfera formado de cúpula em formato semiesférico, que possui no seu interior, conjunto de pequenas esferas que funcionam como rolamentos, e que possibilitam movimento de deslizamento da esfera grande, servindo dessa maneira, como elemento capaz de promover a mobilidade através de deslizamento e rolamento, entre ambas as partes, base fixa (9) e móvel (3), proporcionando assim total liberdade de movimentos em múltiplos planos e direções, inclusive de rotação da parte superior móvel (3) sem que esteja limitado por um ponto ou eixo fixo.

3. Disco rolante proprioceptivo, de acordo com as reivindicações 1 e 2, está dotado de um mecanismo de controle de graduação de instabilidade dos movimentos da parte móvel (3), que é caracterizado pela adaptação de um conjunto de tubos elásticos (8) intercambiáveis, de diferentes coeficientes de elasticidade, fixados a cada um dos pontos de ancoragem (4) da base móvel (3) da plataforma, ligando esta a pequenos troles (10) que deslizam dentro de trilho (11) fixado ao redor da base fixa (9) inferior da plataforma.

4. Disco rolante proprioceptivo de acordo com as reivindicações 1 a 3, possui ainda um outro mecanismo de estabilização e frenagem de movimentos da plataforma realizado através de sistema pressionador, caracterizado pela disposição de auréola de contenção (5) que está conectada a estrutura contentora do dispositivo deslizante (2) por meio de sistema de rosca que a possibilita imprimir pressão/compressão regulável sobre a esfera, e desta contra as minúsculas esferas da estrutura contentora, permitindo que sirva dessa forma, ao propósito de pressionar ou afrouxar a aureola de contenção (5), contra grande esfera, conforme se deseje uma restrição ou maior liberdade de movimentos respectivamente.

5. Disco rolante proprioceptivo de acordo com as reivindicações de 1 a 4, provê a mesma de um sistema de registro e avaliação da evolução do paciente no decorrer do tratamento, caracterizado pelo fato de, baseado nos dados de leitura do movimento da plataforma, capturados pelo sistema mecatrônico acoplado nicho específico (6) composto de sensores inerciais atrelado a microcontrolador e módulo de comunicação, serem tratados posteriormente em programação específica com finalidade de registrar e comparar deslocamentos do centro de massa do paciente e/ou usuário durante as várias fases de tratamento.