WO2016146862A1 - Dispositivo para el control de la postura y movimiento del raquis lumbar - Google Patents

Dispositivo para el control de la postura y movimiento del raquis lumbar Download PDF

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WO2016146862A1
WO2016146862A1 PCT/ES2016/070091 ES2016070091W WO2016146862A1 WO 2016146862 A1 WO2016146862 A1 WO 2016146862A1 ES 2016070091 W ES2016070091 W ES 2016070091W WO 2016146862 A1 WO2016146862 A1 WO 2016146862A1
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sensors
posture
lumbar spine
band
controlling
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Inventor
Juan Manuel Cortell Tormo
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Universidad De Alicante
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration

Definitions

  • the present invention relates to a device for monitoring and reporting the position and changes in the arrangement of the lumbar spine in flexion and extension movements and asymmetries to quantify the degrees of curvature, inclination or rotation and their changes in posture or during the performance of any type of physical activity.
  • the object of the invention is a device that allows to obtain reliable, rigorous and precise information that can be used for the control of the disposition or movement of the lumbar spine.
  • Low back pain is one of the biggest health problems in modern societies that causes considerable disabilities as well as considerable use of health services.
  • Exercise therapies have a fundamental weight in the processes of prevention and rehabilitation of low back pain.
  • Several investigations indicate that the most commonly used exercise programs in treatments for patients with chronic low back pain are based on exercises for strengthening or stabilizing the trunk. The stability of the spine seems to be a relevant factor in intervention programs through exercises for back health. Appropriate exercises are those in which the lumbo-pelvic region is aligned within the neutral zone by co-contracting the muscles of the trunk, while simultaneously fulfilling demands made with the limbs.
  • biofeedback mechanical, electronic and pressure devices known as biofeedback have been introduced whose main intention is to provide objective information to improve the work of the specialist.
  • Patent number US5338276 entitled Exercise monitoring device was developed with the intention of monitoring changes in the lower back from a change in pressures.
  • Patent NL 1023363 and entitled Incorrect posture detection device comprising pressure sensor mounted on stiff part attached to belt and connected to warning device, assesses changes in spinal arrangement from a pressure mechanism located in the middle area of the column lumbar.
  • patent AU2005247045 entitled Apparatus and method for monitoring strain and / or load applied to a mammal assesses changes in the spine from two accelerometer sensors and two surface electromyography. From the level of neuromuscular activation and the changes in the space of the accelerometers, it estimates the curvature and its changes in the lumbar spine.
  • the drawback of this device is that the The use of only two sensors, placed in L1 and S, makes it possible to calculate the lumbar curvature but presents as a main limitation the impossibility of providing direct information on the degree of participation of each of the vertebral segments in the conformation of said lumbar lordosis.
  • the device consists of a belt in the form of a band, which has a base and a narrowing towards each of the two ends.
  • a band which has a base and a narrowing towards each of the two ends.
  • at least five sensors located in the central part corresponding to the lumbar vertebrae and at least one on each side of the belt corresponding to each rear end of the trunk are connected. These sensors, with the necessary electronic components, are connected to an enclosure comprising common electronics for all sensors through a connection system.
  • each sensor includes a gyroscope and an accelerometer.
  • the band is made of a material compatible with humid environments, and semi-flexible and semi-elastic allowing the necessary deformation of the band itself so as not to hinder the user's movement.
  • the device comprises fastening means in the narrowings to be placed or placed around the subject's waist spanning the lumbar area, making it possible to regulate the length and therefore adjust according to the contour of the subject.
  • the fastener means are Velero ® type sticky strips or any other fastener and adjustable fastener means.
  • the band comprises at least three gaps designed for the placement of the sensors, one in the central part of the band to house the five central sensors and one more on each side to house the corresponding sensor that go in the back of the trunk.
  • the band comprises the embroidered connections in the base by means of insulated textile thread connecting the sensors distributed by the band and located in the gaps, with the interconnecting circuit of the sensors comprising a snap system.
  • the insulated textile thread is copper multifilament coated with a protective material for its electrical insulation.
  • the brooch system comprises at least twelve pins, formed by male pins that go into the bottom of the enclosure containing the common electronics of all sensors and the female pins that are at the base of the band, so that each wire of the connections ends in a female snap.
  • the sensors are fixed to the back by means of an adhesive tape, specifically in individualized portions for each sensor in a way that allows total freedom of movement in the user without impairing adhesion.
  • the double-sided adhesive tape is specially designed to be fixed effectively and safely in humans.
  • the device comprises at least seven individual base electronic boards, one for each sensor, where it is embedded next to the electronic components and the pins that serve to connect to the band.
  • the device comprises at least seven rigid boxes, one for each sensor, where the individual base electronic board is located with the sensor embedded together with the electronic components and pins.
  • Each sensor is connected by means of textile thread insulated with the band and with the enclosure that contains all the common electronics of all the sensors.
  • the enclosure comprises the electronics common to all sensors.
  • This box has four outward connectors on one of its sides.
  • the electronics located in the enclosure consist of the following blocks: power, control, base system and communications.
  • the sensors transmit the data to the control block, which analyzes it and transmits it via bluetooth to the PC or to the Smartphone or Tablet device to which the belt is connected.
  • the device has software applications that allow it to interact correctly with different environments.
  • the feedback you provide can be shown via PC, Smartphone or Tablet via bluetooth. It allows you to use their own features as feedback or warning elements (vibration, music ... etc.).
  • Figure 1 shows a previous view of the constituent band of the device, whose view corresponds to the internal face where the embroidered connections to the material go.
  • Figure 2. Shows a view on the back of the same device or band represented in the previous figure, showing the location of the holes intended for the sensors
  • Figure 3. Shows the interconnection circuit of the sensor system.
  • Figure 4. Shows the practical application for estimating changes in the lumbar curve in retroversion and anteversion of the pelvis.
  • Figure 5. Shows the practical application for the estimation of lateral inclination movements in the frontal plane and sagittal axis.
  • Figure 6. Shows the practical application of the estimation of rotational movements in the transverse plane and anteroposterior axis.
  • Figure 7. Shows the practical application of the estimation of flexion and extension movements of the trunk or hip in the sagittal plane and frontal axis.
  • Figures 1 and 2 show the device object of the invention in the form of a belt from the band that has the base 1 and both narrows towards the ends.
  • the fastening means 2 are provided at the ends of the band for their adjustable adjustment in amplitude on the subject 14 (as shown in Figure 5).
  • the band is made of a semi-flexible and semi-elastic textile material to allow the necessary deformation thereof.
  • the band has three holes 4 designed to accommodate the sensors, one in the central part, and two more on the sides. This allows the band to be fully removable and the sensors can be removed at any time, which improves the adaptability and comfort of the device.
  • Figure 1 shows the connections 3 embroidered on the base 1 by means of insulated textile wire connecting the sensors 6, 7 and 8, distributed by the band and located in the gaps 4, with the interconnecting circuit of the sensors 5.
  • Figure 2 shows the location of the sensors 6, 7 and 8 and of the interconnection circuit of the sensors 5.
  • In the central area there are at least five sensors 7 and on the sides at least one more sensor on each side, located on each of the sides 6 and 8.
  • the angular variations of the lumbar spine are established from the sensors located in the central area and are located on each of the lumbar vertebrae and, preferably, the sacrum.
  • the changes in the inclination and in the rotation of the trunk are established mainly from the sides 6 and 8, but also from the central sensors.
  • the connection between the band 1 and the interconnection circuit of the sensors 5 is by means of the system of snaps with the twelve snaps, which allows easy removal if you wish to wash the garment.
  • the clasps have two different sizes ranging from 8 mm to 9.5-10 mm with the intention of preventing the pins from being connected incorrectly and conveniently separating and differentiating the feed pins: VCC and GND that are larger ( size 9.5-10 mm).
  • VCC and GND that are larger ( size 9.5-10 mm).
  • Each sensor 12 is inserted in the individual base electronic board 9 together with the electronic components necessary for its correct operation and the pins that allow the sensor to be connected to the interconnecting circuit of the sensors 5. All arranged in the rigid box. All sensors are connected to the corresponding pins except CS 10, which goes from one to seven, where each sensor goes with its corresponding number. INT 11 does not connect.
  • the individual base electronic board 9 has 7 pins, but in this case only the first 6 are used.
  • the VCC is responsible for supplying power to the auxiliary electronic board.
  • CLK clock input which helps us to establish the order in which the data is sent.
  • SDI responsible for receiving the information that arrives from the electronic board.
  • SDO responsible for sending the sensor information to the electronic board.
  • GND where the device's mass is connected.
  • CS this pin is reserved for interruption. The interruption is responsible for deciding which of the 7 sensors is the one that is active at all times.
  • the enclosure 13 which contains the common electronics necessary for the operation of the sensors, comprises the box enclosing the four blocks that make it up.
  • the control, base system and communication blocks are integrated in the electronic circuit PCB, and the power block consisting of a rechargeable and removable battery.
  • the box has the following connectors: rectangular opening for access to an on / off switch for switching off and on the system, rectangular opening for a mini USB connector for battery charging and USB communications, circular openings for an on / off indicator LED for the visual signal of the equipment in operation and for a battery charge indicator LED as a visual signal of the equipment charging battery.
  • the lower part it presents a recess of the surface of the box for the integration of the male pins that connect with the outside for the communication with the sensors of the band.
  • the accelerometer coordinate system adjusted to the measurement needs of the device is configured so that the chip is located with the Z axis perpendicular to the lower back and with the Y axis aligned with the column.
  • Each accelerometer has its own coordinate system individually. Due to the alignment and distribution of all the chips, they coincide in terms of the distribution of the axes.
  • the unit of measurement is internal to the accelerometer and expressed in steps of the ADC converter that indicate the acceleration in each of the axes.
  • the accelerometers are configured for ⁇ 2G we have that 1 G corresponds to 16384 steps.
  • the device For the feedback of the data provided by the device, software applications that have been installed on the different display media (PC, mobile, Tablet) have been developed. In addition, the software has been developed for both Android and IOS environments. In this way, the device can be managed via bluetooth from mobile devices and also allows using their own features as feedback or warning elements (vibration, music ... etc.).
  • the device has a manager that allows the creation and configuration of the users, storage and management of the database of values collected by the sensors and on-line management through graphs and reception of data through all Communication interfaces: radio, USB and TCP / IP data networks.
  • L1-L5 lumbar spinous processes
  • L3 lumbar vertebra
  • a mark is made on the skin at that point and the corresponding device sensor is made to coincide with said skin mark, such that when adjusting from L3, in the cephalic and caudal direction, and vertebra to vertebra, the entire device, each of the 5 sensors coincides with the lumbar vertebrae L1 to L5, located and previously marked on the skin.
  • the iliac crests must be located with both hands. Orienting thumbs together to locate the spinous process of the 4th lumbar vertebra and mark. Later it is marked L5, L3, L2 and L1.
  • the spinous process of S2 can be located. Both postero-superior iliac spines are located in the lateral vertices of the Michaelis Rombo. Drawing an imaginary line between both spines, at the midpoint, the spinous process S2 is palpated. Then, continue in the cephalic direction to locate the lumbar spinous processes L5-L1.

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Abstract

El dispositivo consiste en un cinturón en forma de banda, que presenta una base y un estrechamiento haciacada uno de los dos extremos. A dicha banda, van conectados cinco sensores situados en la parte central que corresponden con las vértebras lumbares y uno en cada lateral del cinturón que corresponde con cada extremo posterior del tronco, uno está ubicado en la parte superior y otro en la parte inferior. Dichos sensores, con los componentes electrónicos necesarios, se conectan a una caja envolvente que comprende la electrónica común para todos los sensores. Para el feedback de los datos,se han desarrolladoaplicaciones instalables en PC, móviles y Tablet. Además, se ha desarrollado software tanto para entornos Android como IOS. De esta forma, el dispositivo, se puede gestionar vía bluetooth desde dispositivos móvilesu otros y además permite utilizar las propias prestaciones de éstos como elementos de feedback o aviso.

Description

DISPOSITIVO PARA EL CONTROL DE LA POSTURA Y MOVIMIENTO DEL RAQUIS
LUMBAR
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para el control de la postura y movimento del raquis lumbar.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo para monitorizar e informar de la posición y los cambios en la disposición del raquis lumbar en los movimientos de flexión y extensión y las asimetrías para cuantificar los grados de curvatura, inclinación o rotación y sus cambios en la postura o durante la realización de cualquier tipo de actividad física.
El objeto de la invención es un dispositivo que permita conseguir información fiable, rigurosa y precisa que pueda utilizarse para el control de la disposición o movimiento del raquis lumbar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El dolor lumbar es uno de los mayores problemas en materia de salud en las sociedades modernas que causa considerables discapacidades así como un uso considerable de los servicios sanitarios. Las terapias mediante ejercicios tienen un peso fundamental en los procesos de prevención y rehabilitación del dolor lumbar. Diversas investigaciones indican que los programas de ejercicios más comúnmente utilizados en tratamientos para pacientes con dolor lumbar crónico están basados en ejercicios para el fortalecimiento o estabilización del tronco. La estabilidad de la columna vertebral parece ser un factor relevante dentro de los programas de intervención mediante ejercicios para la salud de la espalda. Los ejercicios adecuados son aquellos en los que se mantiene alineada la región lumbo-pélvica dentro de la zona neutra mediante la co-contración de los músculos del tronco, mientras son satisfechas simultáneamente demandas realizadas con las extremidades. En este sentido, la tendencia actual gira en torno al entrenamiento mediante ejercicios que simulen i movimientos que tienen una estrecha relación con las demandas físicas recreativas y profesionales, es decir, movimientos multiplanares y funcionales al tiempo que se mantiene estable la columna lumbar. Así, se ha podido comprobar que el entrenamiento basado en movimientos globales y multiplanares tiene efectos positivos para la prevención y tratamiento del dolor lumbar siempre y cuando se tenga un especial cuidado del control del raquis lumbar.
El control de la disposición del raquis lumbar es de gran importancia pues se hace especialmente complicado cuando se realizan movimientos globales y multiplanares. Así, defectos inadvertidos en la disposición del raquis pueden generar tensiones innecesarias en el raquis donde el resultado de su práctica sea antagónico al objetivo saludable que motiva su aplicación. Los expertos coinciden en la importancia que el feedback externo tiene en la fase de detección de errores en la ejecución técnica correcta de estos ejercicios. Para el control de los cambios en la columna lumbar se han utilizado diferentes métodos subjetivos, como la corrección visual, instrucciones verbales y la ayuda manual durante el desarrollo de determinados ejercicios o actividades físicas. No obstante, presentan como principal agente limitante, la observación del especialista como único referente. En muchas ocasiones se necesita un elemento técnico que permita confirmar de forma más objetiva y precisa la información que percibe el especialista.
En los últimos años se han introducido dispositivos de índole mecánica, electrónica y de presión conocidos como biofeedback cuya principal intención es aportar información objetiva que permita mejorar la labor del especialista.
No obstante, esos dispositivos basados en sensores de presión y fuerza presentan limitaciones importantes en su uso. A continuación se presentan algunos ejemplos de patentes que protegen sistemas de ese tipo y que presentan inconvenientes en cuanto a que están basados únicamente en sensores de presión y fuerza.
La patente número US5338276 con título Exercise monitoring device fue desarrollada con la intención de monitorizar los cambios en la zona lumbar a partir de un cambio de presiones. La patente NL 1023363 y titulada Incorrect posture detection device, comprises pressure sensor mounted on stiff part attached to belt and connected to warning device, valora los cambios en la disposición del raquis a partir de un mecanismo de presión localizado en la zona media de la columna lumbar. La patente número US2005043660 titulada Orthoses también utiliza sensores de fuerza y presión. La patente ES2384924 con título Dispositivo para el control de la estabilidad dinámica del raquis lumbar, permite valorar los cambios en el raquis por medio de sensores de presión que a diferencia de los anteriores, se reparten a lo largo de toda la zona lumbar. Los sensores de esta última patente son más sensibles con lo que con la ayuda de un software, se puede generar un mapa de presiones para monitorizar los cambios en la disposición del raquis.
Todos estos dispositivos que trabajan con sensores de presión no permiten conocer los grados de curvatura y sus cambios de forma directa, tan sólo a partir de estimaciones de cambio en relación a determinadas variaciones en la presión. Esto hace que sean de muy difícil aplicación ya que el margen de error es elevado y la precisión a la hora de trabajar es muy limitada.
Además, en algunos casos como sucede en la patente número US5338276 con título Exercise monitoring device, se necesitan puntos de apoyo para su uso lo que conlleva una limitación adicional importante a la hora de poder aplicarlo en determinados ejercicios o terapias fundamentales para el objetivo por el que se han diseñado.
Otros dispositivos como los recogidos en las patentes US5402107 con título Apparatus for sensing body attitude y US5398697 con título Apparatus for monitoring spinal motion, presentan una instrumentación ampliamente mejorable así como simplificable. Concretamente, la segunda patente citada utiliza como elemento de monitorización un haz de luz con lo que resulta imposible cuantificar cuánto y dónde se producen los cambios en la disposición del raquis. Las características de este dispositivo hacen muy complicado su uso en posiciones como decúbito supino.
Todos estos dispositivos tienen el gran inconveniente que no permiten estimar los cambios en inclinaciones laterales y rotaciones, aspectos cada vez más valorados a la hora de controlar los ejercicios y/o terapias en las que se requiere conocer la implicación del raquis es estos planos de movimiento.
Por otro lado, la patente AU2005247045 con título Apparatus and method for monitoring strain and/or load applied to a mammal, valora los cambios en el raquis a partir de dos sensores de acelerometría y dos de electromiografía de superficie. A partir del nivel de activación neuromuscular y los cambios en el espacio de los acelerómetros, estima la curvatura y sus cambios en el raquis lumbar. El inconveniente de este dispositivo es que la utilización de tan sólo dos sensores, colocados en L1 y S, permite calcular la curvatura lumbar pero presenta como principal limitación la imposibilidad de aportar información directa sobre el grado de participación de cada uno de los segmentos vertebrales en la conformación de dicha lordosis lumbar. Por otro lado, la información respecto a los cambios en inclinación y rotación a partir de dichos sensores ubicados en la zona central del tronco limita considerablemente la precisión del aparato principalmente a la hora de detectar asimetrías. Estos aspectos son determinantes a la hora de valorar o supervisar muchas de las terapias mediante ejercicios que se vienen a desarrollar en la actualidad. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar nuevos dispositivos que superen estos inconvenientes y limitaciones y que permitan ofrecer información guiada y precisa para lograr un control postural y un movimiento segmentario del raquis lumbar.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El dispositivo consiste en un cinturón en forma de banda, que presenta una base y un estrechamiento hacia cada uno de los dos extremos. A dicha banda, van conectados al menos cinco sensores situados en la parte central que corresponden con las vértebras lumbares y al menos uno en cada lateral del cinturón que corresponde con cada extremo posterior del tronco. Dichos sensores, con los componentes electrónicos necesarios, se conectan a una caja envolvente que comprende la electrónica común para todos los sensores mediante un sistema de conexiones.
En una realización en particular, cada sensor incluye un giroscopio y un acelerómetro. En una realización en particular, los sensores que van en la parte posterior del tronco, uno está ubicado en la parte superior y otro en la parte inferior.
En una realización en particular, la banda es de un material compatible con ambientes húmedos, y semiflexible y semielástico permitiendo la deformación necesaria de la propia banda para no entorpecer el movimiento del usuario.
En una realización en particular, el dispositivo comprende medios de abroche en los estrechamientos para situarse o colocarse alrededor de la cintura del sujeto abarcando la zona lumbar, posibilitando la regulación de la longitud y por tanto el ajuste en función del contorno del sujeto. En una realización en particular, los medios de abroche son tiras adherentes tipo Velero ® o cualquier otro medio de abroche y fijación regulable.
En una realización en particular, la banda comprende al menos tres huecos diseñados para la colocación de los sensores, uno en la parte central de la banda para alojar los cinco sensores centrales y uno más a cada lateral para alojar el sensor correspondiente que van en la parte posterior del tronco.
En una realización en particular, la banda comprende las conexiones bordadas en la base mediante hilo textil aislado que conectan los sensores distribuidos por la banda y ubicados en los huecos, con el circuito de interconexión de los sensores que comprende un sistema de broches.
En una realización en particular, el hilo textil aislado es multifilamento de cobre recubierto por un material protector para su aislamiento eléctrico.
En una realización en particular, el sistema de broches comprende al menos doce broches, formado por broches macho que van en la parte inferior de la caja envolvente que contiene la electrónica común de todos los sensores y los broches hembra que están en la base de la banda, de modo que cada hilo de las conexiones termina en un broche de presión tipo hembra.
En una realización en particular, los sensores se fijan a la espalda mediante una cinta adhesiva, concretamente en porciones individualizadas para cada sensor de forma que permite total libertad de movimiento en el usuario sin el menoscabo de la adherencia. La cinta adhesiva de doble cara está especialmente diseñada para fijarse de forma efectiva y segura en seres humanos.
En una realización en particular, el dispositivo comprende al menos siete placas electrónicas base individuales, una para cada sensor, donde va incrustado junto a los componentes electrónicos y los pines que sirven de conexión con la banda.
En una realización en particular, el dispositivo comprende al menos siete cajas rígidas, una para cada sensor, donde va ubicada la placa electrónica base individual con el sensor incrustado junto con los componentes electrónicos y los pines. Cada sensor se une mediante hilo textil aislado con la banda y con la caja envolvente que contiene toda la electrónica común de todos los sensores.
En una realización en particular, la caja envolvente comprende la electrónica común a todos los sensores. Esta caja presenta en uno de sus laterales cuatro conectores hacia el exterior. La electrónica ubicada en la caja envolvente consta de los siguientes bloques: alimentación, control, sistema base y comunicaciones.
Los sensores transmiten los datos al bloque de control, que los analiza y los transmite vía bluetooth al PC o al dispositivo Smartphone o Tablet al que va conectado el cinturón.
En una realización en particular, el dispositivo cuenta con aplicaciones software que permiten interactuar correctamente con diferentes entornos. El feedback que proporciona puede ser mostrado vía PC, Smartphone o Tablet vía bluetooth. Permite utilizar las propias prestaciones de éstos como elementos de feedback o aviso (vibración, música... etc.).
Las ventajas derivadas del dispositivo pueden resumirse en las siguientes:
Determina, de forma segmentaria, la curvatura del raquis lumbar y sus variaciones.
Informa del grado de participación segmentario en una curva determinada.
- Discrimina entre diferentes tipos de acciones que pueden suponer cambios en la curvatura.
Mejora considerablemente el control de los cambios en inclinación y rotación del tronco. Integración en una base textil de fácil aplicación.
Incorporación de aplicaciones para dispositivos móviles que simplifican la forma de uso y mejoran el feedback.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Se acompaña como parte integrante de la descripción, una serie de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista anterior de la banda constitutiva del dispositivo, cuya vista corresponde a la cara interna donde van las conexiones bordadas al material. La figura 2.- Muestra una vista por la cara posterior del mismo dispositivo o banda representado en la figura anterior, mostrando la ubicación de los huecos destinados a los sensores.
La figura 3.- Muestra el circuito de interconexión del sistema de sensores. La figura 4.- Muestra la aplicación práctica para la estimación de los cambios en la curva lumbar en retroversión y anteversión de la pelvis.
La figura 5.- Muestra la aplicación práctica para la estimación de los movimientos de inclinación lateral en el plano frontal y eje sagital.
La figura 6.- Muestra la aplicación práctica de la estimación de movimientos de rotación en el plano transversal y eje anteroposterior.
La figura 7.- Muestra la aplicación práctica de la estimación de movimientos de flexión y extensión del tronco o cadera en el plano sagital y eje frontal.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Las figuras 1 y 2 muestran el dispositivo objeto de la invención en forma de cinturón a partir de la banda que presenta la base 1 y ambos estrechamientos hacía los extremos.
En los extremos de la banda se han previsto los medios de abroche 2 para su fijación regulable en amplitud sobre el sujeto 14 (como se representa en la figura 5). Como ya se ha comentado anteriormente, la banda es de un material textil semiflexible y semielástico para permitir la deformación necesaria de la misma.
La banda tiene tres huecos 4 diseñados para alojar los sensores, uno en la parte central, y dos más en los laterales. Esto permite que la banda sea totalmente desmontable y que en cualquier momento puedan extraerse los sensores, lo que mejora la adaptabilidad y la comodidad del dispositivo.
La figura 1 muestra las conexiones 3 bordadas en la base 1 mediante hilo textil aislado que conectan los sensores 6, 7 y 8, distribuidos por la banda y ubicados en los huecos 4, con el circuito de interconexión de los sensores 5. La figura 2 muestra la ubicación de los sensores 6, 7 y 8 y del circuito de interconexión de los sensores 5. En la zona central se disponen, al menos, cinco sensores 7 y en los laterales al menos un sensor más a cada lado, ubicado a cada uno de los laterales 6 y 8. Las variaciones angulares de la columna lumbar se establecen a partir de los sensores situados en la zona central y están ubicados sobre cada una de las vértebras lumbares y, preferiblemente, el sacro. Por otro lado, los cambios en la inclinación y en la rotación de tronco se establecen principalmente a partir de los laterales 6 y 8, aunque también a partir de los sensores centrales. La conexión entre la banda 1 y el circuito de interconexión de los sensores 5 es mediante el sistema de broches con los doce broches de presión, que permite la fácil extracción por si se desea lavar la prenda. Los broches presentan dos tamaños diferenciados que van de 8 mm a 9,5-10 mm con la intención de evitar que los broches se conecten de forma incorrecta y de separar y diferenciar convenientemente los broches de alimentación: VCC y GND que son más grandes (tamaño 9,5-10 mm). Estos doce broches, uno es para la alimentación a sensores externos, otro sirve de masa y diez son genéricos (siete con posibilidad digital y analógica y tres únicamente digitales).
Cada sensor 12 va insertado en la placa electrónica individual base 9 junto con los componentes electrónicos necesarios para su correcto funcionamiento y los pines que permiten la conexión del sensor con el circuito de interconexión de los sensores 5. Todo ello dispuesto en la caja rígida. Todos los sensores se conectan a los pines correspondientes salvo el CS 10, que va del uno al siete, donde va cada sensor con su número correspondiente. El INT 11 no se conecta.
La placa electrónica base individual 9 posee 7 pines, pero en este caso sólo se utilizan los 6 primeros. El VCC: es el encargado de suministrar la alimentación a la placa electrónica auxiliar. CLK: entrada del reloj el cual nos sirve para poder establecer el orden en que se envían los datos. SDI: encargado de recibir la información que llega desde la placa electrónica. SDO: encargado de enviar la información del sensor hasta la placa electrónica. GND:donde se conecta la masa del dispositivo. CS: este pin se reserva para la interrupción. La interrupción es la que se encarga de decidir cuál de los 7 sensores es el que está activo en cada momento. Por otro lado, la caja envolvente 13 que contiene la electrónica común necesaria para el funcionamiento de los sensores, comprende la propia caja que encierra los cuatro bloques que la componen. Los bloques de control, sistema base y comunicación están integrados en el PCB circuito electrónico, y el bloque de alimentación que está formado por una batería recargable y extraíble. Además, la caja dispone de los siguientes conectores: apertura rectangular para acceso a un conmutador de on/off para el apagado y encendido del sistema, apertura rectangular para un conector mini USB para la carga de la batería y comunicaciones por USB, aperturas circulares para un led indicador on/off para la señal visual de equipo en funcionamiento y para un led indicador de carga de batería como señal visual de equipo cargando batería. En la parte inferior presenta un rebaje de la superficie de la caja para la integración de los broches macho que conectan con el exterior para la comunicación con los sensores de la banda.
El sistema de coordenadas de los acelerómetros ajustado a las necesidades de medición del dispositivo está configurado de forma que el chip quede situado con el eje Z de forma perpendicular a la zona lumbar y con el eje Y alineado con la columna. Cada acelerometro tiene su propio sistema de coordenadas de forma individual. Por la alineación y distribución de todos los chips, coinciden en cuanto a la distribución de los ejes.
La unidad de medida es interna del acelerometro y expresada en escalones del conversor ADC que indican la aceleración en cada uno de los ejes. Los acelerómetros están configurados para ±2G tenemos que 1 G se corresponde con 16384 steps.
En este orden de cosas, es necesario calcular los ángulos que nos permitan interpretar los datos derivados de la acelerometría. El sistema requiere de una diferenciación para los movimientos de flexo-extensión como se pueden apreciar en la figura 5, respecto a los cambios de la angulación de la columna lumbar derivados de los movimientos de la pelvis figura 4. Para esto, se ha calibrado a partir de un valor referencial. A partir de éste podemos estimar la curva absoluta y la relativa que a su vez permite valorar el nivel de participación de cada uno de los sensores (zona corporal) en dicha curva final. Las variaciones en inclinación figura 6 y rotación figura 7 se estiman con mayor grado de certeza a partir de la contribución de los sensores posteriores. Éstos permiten apreciar cambios en la disposición del tronco además de la columna (sensores centrales). Esto permite interpretar las posibles asimetrías en la postura corporal a nivel de tronco. Para el feedback de los datos aportados por el dispositivo, se han desarrollado aplicaciones software instalables en los diferentes medios de visualización (PC, móviles, Tablet). Además, se ha desarrollado el software tanto para entornos Android como IOS. De esta forma, el dispositivo, se puede gestionar vía bluetooth desde dispositivos móviles y además permite utilizar las propias prestaciones de éstos como elementos de feedback o aviso (vibración, música... etc.).
Para la interpretación de los datos, el dispositivo cuenta con un gestor que permite la creación y configuración de los usuarios, almacenamiento y gestión de la base de datos de valores recogidos por los sensores y gestión oniine mediante gráficas y recepción de datos a través de todos los interfaces de comunicación: radio, usb y redes de datos tcp/ip.
En relación a las figuras 1 y 2, y concretamente respecto a la colocación del dispositivo, se requiere de la localización de zonas específicas de la columna lumbar para una lectura correcta. A continuación se detalla el método de colocación:
Se localizan, mediante el método de palpación anatómica, las apófisis espinosas lumbares (L1-L5), y se toma como referencia de colocación la 3a vértebra lumbar (L3). Se hace una marca en la piel en ese punto y se hace coincidir el sensor del dispositivo correspondiente con dicha marca cutánea, de tal forma que al ajusfar a partir de L3, en dirección cefálica y caudal, y vértebra a vértebra, todo el dispositivo, coincide cada uno de los 5 sensores con las vértebras lumbares L1 a L5, localizadas y marcadas en la piel previamente.
Para esto, se debe localizar las crestas ilíacas con ambas manos. Orientar los pulgares entre sí hasta localizar la apófisis espinosa de la 4a vértebra lumbar y marcar. Posteriormente se marca L5, L3, L2 y L1.
Alternativamente, se puede localizar la apófisis espinosa de la S2. Se localizan ambas espinas iliacas postero-superiores en los vértices laterales del Rombo de Michaelis. Trazando una línea imaginaria entre ambas espinas, en el punto medio, se palpa la apófisis espinosa S2. Después, se sigue en dirección cefálica para localizar las apófisis espinosas lumbares L5-L1.
Para la correcta fijación del material adhesivo es necesario eliminar el vello y limpiar con alcohol la zona de la piel donde se colocan los sensores.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar que consiste en un cinturón en forma de banda que presenta una base y unos estrechamientos hacia cada uno de los dos extremos, donde cada estrechamiento comprende medios de abroche para situarse o colocarse alrededor de la cintura del sujeto y donde sobre la banda van conectados sensores que junto con los componentes electrónicos necesarios, se unen con conexiones a una caja envolvente que comprende la electrónica común para todos los sensores caracterizado por que comprende al menos cinco sensores situados en la parte central que corresponden con las vértebras lumbares y al menos uno en cada lateral del cinturón que corresponde con cada extremo posterior del tronco y donde cada sensor incluye un giroscopio y un acelerómetro.
2. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde los sensores que van en la parte posterior del tronco, uno está ubicado en la parte superior y el otro en la parte inferior.
3. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde la banda es de un material compatible con ambientes húmedos y semiflexible y semielástico permitiendo la deformación necesaria de la propia banda para no entorpecer el movimiento del usuario.
4. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde los medios de abroche son tiras adherentes tipo Velero ® o cualquier otro medio de abroche y fijación regulable.
5. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde la banda comprende al menos tres huecos especialmente diseñados para la colocación de los sensores, uno en la parte central para alojar los cinco sensores centrales y uno más a cada lateral para alojar el sensor correspondiente.
6. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde la banda comprende las conexiones bordadas en la base mediante hilo textil aislado que conectan los sensores distribuidos por la banda y ubicados en los huecos, con el circuito de interconexión de los sensores que comprende un sistema de broches.
Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 6, donde el hilo textil aislado es multifilamento de cobre recubierto por un material protector para su aislamiento eléctrico.
Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 6, donde el sistema de broches comprende al menos doce broches, formado por broches macho que van en la parte inferior de la caja envolvente y los broches hembra que están en la base de la banda, de modo que cada hilo del sistema de conexión termina en un broche de presión tipo hembra.
Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 8, donde los broches presentan dos tamaños diferenciados que van de 8 mm a 9,5-10 mm con la intención de evitar que los broches se conecten de forma incorrecta y de separar y diferenciar convenientemente los broches de alimentación, que son los más grandes (tamaño 9,5-10 mm).
10. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde el dispositivo comprende una cinta adhesiva, de doble cara especialmente diseñada para fijarse de forma efectiva y segura en seres humanos, concretamente, cada sensor tiene una porción individualizada de forma que permite total libertad de movimiento en el usuario sin el menoscabo de la adherencia.
1 1. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde el dispositivo comprende al menos siete placas electrónicas base individuales, una para cada sensor, donde va incrustado junto con los componentes electrónicos y los pines que sirven de conexión con la banda.
12. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde el dispositivo comprende al menos siete cajas rígidas, una para cada sensor, donde va ubicada la placa electrónica base individual con el sensor incrustado junto con los componentes electrónicos y los pines que sirven de conexión con la banda.
13. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde la caja envolvente comprende la electrónica común a todos los sensores, que consta de los siguientes bloques: alimentación, control, sistema base y comunicaciones, y que presenta cuatro conectores en uno de sus laterales para las conexiones hacia el exterior.
14. Dispositivo para el control de la postura y movimiento segmentario del raquis lumbar según la reivindicación 1 , donde el dispositivo cuenta con aplicaciones software que permiten interactuar correctamente con diferentes entornos, de forma que el feedback que proporciona puede ser mostrado vía PC, Smartphone o Tablet vía bluetooth.
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