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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR MEASURING MUSCLE STRENGTH AND ENERGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/046715
Kind Code:
A1
Abstract:
The present disclosure relates to a multifunctional device for measuring the deformation of strain gauge faces and the displacement of the free ends of strain gauges. The device makes it possible to measure traction and/or compression forces and the energy spent by a muscle or group of muscles of the human body. The present disclosure also makes it possible to determine the variation of strength over time, the instantaneous power and the average power. The present disclosure further relates to a device for digitally measuring, recording and monitoring the plot of the strength and corresponding energy spent.

Inventors:
BRAGA VALENTE DE ALMEIRA RESTIVO MARIA TERESA (PT)
RODRIGUES QUINTAS MANUEL (PT)
DE SOUSA MOREIRA DA SILVA CARLOS MANUEL (PT)
FAUSTINO ANDRADE TIAGO (PT)
RODRIGUES BENTO DOS SANTOS BRUNO FILIPE (PT)
Application Number:
PCT/IB2016/055471
Publication Date:
March 23, 2017
Filing Date:
September 14, 2016
Export Citation:
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Assignee:
UNIV DO PORTO (PT)
International Classes:
A61B5/22; A61B5/00; A61B5/11
Foreign References:
US20110065550A12011-03-17
US4886073A1989-12-12
US4674330A1987-06-23
US5125270A1992-06-30
US5170663A1992-12-15
US5317916A1994-06-07
Attorney, Agent or Firm:
SILVESTRE ALMEIDA FERREIRA, Luis Humberto (PT)
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Claims:
R E I V I N D I C A Ç Õ E S

1. Dispositivo para medir força e/ou energia musculares aplicados sobre duas pegas por um utilizador, que compreende:

uma primeira pega;

uma segunda pega;

duas vigas encastradas em consola a partir de um apoio central, constituindo cada qual uma célula de carga à flexão;

um ou mais sensores para transduzir a deformação de cada uma das referidas vigas;

dois veios de transmissão de força, em que um dos extremos de cada referido veio está acoplado rotativamente a cada uma das extremidades não-encastradas das referidas vigas e o outro dos extremos de cada referido veio está acoplado à primeira pega;

em que o referido apoio central está acoplado solidariamente com a segunda pega ou o em que o referido apoio central é a segunda pega.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior, em que as duas vigas encastradas são formadas por uma única peça, doravante referida como corpo de prova, que é encastrado no referido apoio que assim divide o corpo de prova em duas partes que constituem as referidas duas vigas encastradas.

3. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende um corpo oco alongado, em que as duas vigas encastradas em consola estão dispostas longitudinalmente no interior oco do referido corpo oco, e em que o dito corpo oco é o referido apoio. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior, que compreende, para acoplar solidariamente o referido corpo oco à segunda pega:

dois veios roscados, em que um dos extremos de cada referido veio está acoplado à segunda pega;

duas polias com um furo roscado, acopladas rotacionavelmente ao referido corpo oco e sendo cada uma roscada num dos veios roscados;

uma correia, corrente ou cabo montada nas referidas polias;

de forma que a rotação das polias sincronizada pela referida correia, corrente ou cabo faz transladar a segunda pega relativamente ao referido corpo oco.

Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior, que compreende uma terceira polia acoplada rotacionavelmente ao referido corpo oco e na qual a referida correia, corrente ou cabo está montada para ajustar de forma contínua a distância entre a pega e o referido corpo.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3-5, em que cada um dos veios de transmissão de força atravessa o referido corpo oco através de um furo no corpo oco, sendo cada um dos veios de transmissão de força guiado na sua movimentação longitudinal por esse furo.

Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior, que compreende dois casquilhos de guiamento nos referidos furos no corpo oco, cada um para guiamento de um dos referidos veios roscados.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3-7, em que o referido corpo oco é constituído por uma única peça.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3-7, em que o referido corpo oco compreende um corpo oco principal e uma blindagem exterior. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende dois sensores dispostos em cada uma das referidas células de carga para medir a deformação correspondente a momentos fletores, quer positivos, quer negativos, das células de carga.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as referidas pegas, ou são duas pegas móveis, ou são uma pega fixa e uma pega móvel, sendo uma pega fixa uma pega apta a estar fixa ou apoiada a um objeto ou superfície fixa, e sendo uma pega móvel uma pega apta a ser manobrada pelo utilizador do dispositivo.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as pegas têm uma forma lisa, ou uma forma ondulada adaptada à mão humana, ou com circunferências para posicionar os dedos, ou suas combinações.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as referidas pegas compreendem um revestimento com uma forma lisa, ou uma forma ondulada adaptada à mão humana, ou com circunferências para posicionar os dedos, ou suas combinações.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as referidas pegas estão configuradas para o dispositivo medir a força e/ou energia muscular exercidos pela mão, dedo, perna, braço, joelho, cotovelo, ombro ou tórax do utilizador do dispositivo.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as referidas pegas são de metal, poliméricas, ou combinação metal-polimérica.

Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende um circuito de recolha e tratamento de sinal do sensor ou sensores, um armazenamento digital de dados, e um circuito de comunicação remota.

17. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende adicionalmente um circuito de alimentação recarregável.

18. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende um processador de dados para recolher e processar os dados do referido sensor ou sensores.

19. Método de operação de um dispositivo para medir força e energia musculares aplicadas sobre duas pegas do dispositivo por um utilizador, que compreende os passos de:

- previamente, calibrar uma curva de relação força-deslocamento entre força exercida nas pegas do dispositivo e o deslocamento sofrido entre as referidas pegas;

- medir a força aplicada pelo utilizador nas pegas do dispositivo;

- medir o deslocamento causado entre as referidas pegas pela força aplicada pelo utilizador através da curva de relação força-deslocamento previamente calibrada;

- calcular a energia despendida pelo utilizador nas pegas do dispositivo.

20. Método de acordo com a reivindicação anterior, em que o cálculo da energia despendida compreende adicionar a energia que incrementalmente é necessária para fletir a célula ou células de carga, isto é, o integral da força vezes deslocamento.

21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 19-20 que compreende adicionalmente calcular a potência muscular do utilizador a partir do perfil temporal da energia despendida pelo utilizador, em particular a potência média ou o perfil temporal da potência muscular do utilizador.

22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 19-21 que compreende adicionalmente calcular o perfil temporal da força exercida pelo utilizador.

23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 19-22 em que o dispositivo para medir força e energia musculares é o dispositivo de qualquer uma das reivindicações 1-18.

Description:
D E S C R I Ç Ã O DISPOSITIVO PARA MEDIR FORÇA E ENERGIA MUSCULARES

Domínio técnico

[0001] A presente divulgação diz respeito a um dispositivo para medição de força (de tração e/ou compressão) exercida por um determinado músculo ou grupo muscular do corpo humano, a sua evolução temporal, a correspondente energia despendida e as potências instantânea e média.

Estado da arte

[0002] Existem no estado da técnica várias descrições de dispositivos para medir forças musculares, nomeadamente os documentos US4674330, US5125270, US5170663A e US5317916.

[0003] US4674330 descreve um manipulo sensorizado articulado num dos extremos das suas pegas, não descrevendo um mecanismo capaz de medir de forma robusta esforços distribuídos e/ou concentrados ao longo das referidas pegas.

[0004] US5125270 descreve um manipulo sensorizado articulado num dos extremos das suas pegas, não descrevendo um mecanismo capaz de medir de forma robusta esforços distribuídos e/ou concentrados ao longo das referidas pegas.

[0005] US5170663A descreve um manipulo sensorizado que inclui uma pega assente centralmente em duas células de carga, não descrevendo um mecanismo capaz de medir de forma robusta esforços distribuídos e/ou concentrados ao longo das referidas pegas.

[0006] US5317916 descreve um manipulo sensorizado com uma pega disposta entre dois postes cada qual equipado com um sensor de força, não descrevendo células de carga adequadas à gama de forças musculares em questão. [0007] Estes documentos ilustram alguns dos problemas técnicos a resolver pela presente divulgação.

Descrição geral

[0008] A presente divulgação diz respeito a um dispositivo multifunções para a medição da deformação nas faces das células de carga e deslocamento nos extremos livres das células de carga. Desta forma, é possível medir a força de tração e/ou de compressão e a energia despendida por um músculo ou grupos musculares do corpo humano. A presente divulgação também permite determinar o perfil de força, a potência instantânea e a potência média. A presente divulgação diz ainda respeito a um dispositivo para a medição, registo e monitorização digital da evolução da força e da respetiva energia despendida.

[0009] A presente divulgação pode também ser dotada de um microcontrolador para processar, comunicar e armazenar dados, estando também disponível o acesso a uma base de tempo. Conhecido o perfil de força durante um intervalo de aplicação e a energia despendida, é possível determinar a potência instantânea e a potência média.

[0010] A presente divulgação tem como base um corpo de prova que mede força de compressão e/ou tração, apresentando gamas de funcionamento adaptáveis às várias utilizações, escalas automáticas e pode ser usada para medir a força exercida e energia despendida por um músculo ou diferentes grupos musculares, em particular pode ser usada para medir a força de dedos, pernas, braços, tórax, entre outros.

[0011] As células de carga da presente divulgação são células de carga tipo barras à flexão, encastradas num extremo (em ambas, ao centro) enquanto o outro extremo se encontra livre. Assim, para além da força pode ainda ser medido o deslocamento no extremo livre sempre que lhe é aplicada uma carga. Esta construção particular do corpo de prova (nomeadamente das suas células de carga) também é adaptado a cargas de compressão e/ou tração, dotando o dispositivo de uma maior insensibilidade a efeitos de cargas não uniformemente distribuídas, facilitando também a sua utilização multifunções.

[0012] Genericamente, a estrutura do dispositivo agora divulgado compreende um corpo principal alongado, um corpo de prova e pegas ou acessórios substituintes das pegas.

[0013] O corpo principal é alongado e aloja o sistema de medição de força, o sistema de ajuste contínuo longitudinal das pegas ou restantes acessórios e o sistema eletrónico. O referido corpo é preferencialmente compreendido por uma peça inteiriça maquinada de forma a alojar no seu oco, e a fixar transversalmente, o corpo de prova na sua largura. O corpo alongado compreende ainda furos longitudinais que servem de guiamento aos veios que ligam as pegas ou os acessórios ao corpo de prova e ainda rebaixos pontuais e rasgos para alojamento do sistema eletrónico.

[0014] O sistema de medição de força e energia despendida é composto por um corpo de prova com uma geometria estudada, onde estão acomodados os elementos sensores. A força é aplicada através de dois veios que fazem a ligação entre este o corpo de prova sensorizado e as pegas ou acessórios utilizados. A estrutura está projetada para garantir uma correta medição da força independentemente da posição onde é aplicada a carga nas pegas.

[0015] O efeito de encastrar o elemento sensor na zona central faz com que os veios, que descarregam a carga em cada um dos extremos do corpo de prova, deformem igualmente ambos os "segmentos" - caso a carga esteja uniformemente distribuída, como será mais habitual (somam-se os efeitos eletricamente). Quando a carga não esteja uniformemente distribuída, deforma-se mais um dos lados, mas somando os efeitos eletricamente, obtém-se o mesmo resultado.

[0016] O sistema de ajuste contínuo longitudinal permite uma adaptação fina da distância entre o corpo principal e uma das pegas/acessórios. O sistema é composto por dois veios roscados onde se deslocam duas polias que tensionam uma correia ou corrente que permite realizar o deslocamento longitudinal através da rotação de uma terceira polia. [0017] A correia pode ser lisa ou ser dentada. As polias podem ser lisas ou terem canais para incrementar o atrito ou para encaixarem numa correia dentada.

[0018] Alternativamente, cada uma das polias pode ser substituída por uma roda dentada. Preferencialmente usa-se então uma corrente.

[0019] O sistema eletrónico que está alojado em rebaixos pontuais localizados no corpo principal pode compreender um módulo para condiciona mento e processamento dos sinais provenientes dos elementos sensores, um módulo de comunicação remota, um módulo de interface local e um módulo de alimentação e carga da bateria. Desta forma, este dispositivo pode ser concebido para ter a capacidade de armazenar dados suficientes para gerar um perfil de força e ainda armazenar a energia despendida, a potência instantânea e a potência média e e/ou comunicar de forma wireless com uma aplicação informática para computador e/ou para dispositivos móveis e/ou interface homem-máquina.

[0020] A possibilidade de gerar um perfil de força em função do tempo e processar os dados obtendo a energia despendida, a potência instantânea, a potência média é uma vantagem do dispositivo aqui descrito.

[0021] A presente divulgação de maior complexidade funcional com espetro alargado de avaliação de parâmetros físicos compreende uma redução do peso total e da dimensão em comparação com outros dispositivos semelhantes. Esta divulgação compreende, em particular, dimensões de 114 mm χ 22 mm χ 45 mm, aproximadamente. Desta forma, o dispositivo agora divulgado é um dispositivo de bolso, portátil, mais pequeno, mais leve e mais ergonómico do que os dispositivos conhecidos e pode ser usado, por exemplo, em ambientes clínicos.

[0022] A capacidade de fornecer variados parâmetros, de que se destacam o perfil de força, a energia despendida e as potências média e instantânea, é igualmente uma vantagem técnica do presente dispositivo.

[0023] A medida do perfil temporal da força é uma medida mais completa e fidedigna da situação muscular do utilizador do que, por exemplo, a medida da força máxima. [0024] As medidas da energia e potência exercidas, apresentam de forma mais completa e fidedigna a situação muscular do utilizador já que têm em conta, não só a força exercida, como também a energia despendida no exercício dessa força.

[0025] O presente dispositivo é portátil, em todas as suas diferentes funcionalidades, tem capacidade de medir baixas forças preensoras da mão, energia e potência com ajuste contínuo da distância entre pegas, possui comunicação sem fios adaptável a diversos dispositivos como por exemplo: computadores pessoais, dispositivos móveis e interfaces homem-máquina. Permite ainda a mediação de forças e energia despendida de outros músculos ou grupos musculares.

[0026] Numa forma de realização, o dispositivo agora divulgado pode apresentar um conjunto de pegas ou acessórios substituintes das pegas, dependendo da aplicação que se pretende dar ao dispositivo. Este conjunto de pegas e acessórios substituintes das pegas pode fazer parte do dispositivo, tornando-o um dispositivo multifuncional.

[0027] Ao longo da descrição e reivindicações a palavra "compreende" e variações da palavra, não têm intenção de excluir outras características técnicas, como outros componentes, ou passos. Objetos adicionais, vantagens e características da invenção irão tornar-se evidentes para os peritos na técnica após o exame da descrição ou podem ser aprendidos pela prática da invenção. Os seguintes exemplos e figuras são fornecidos como forma de ilustrar, e não têm a intenção de serem limitativos da presente invenção. Além disso, a presente invenção abrange todas as possíveis combinações de formas de realização particulares ou preferenciais aqui descritas.

[0028] Descreve-se um dispositivo para medir força, e/ou energia musculares aplicados sobre duas pegas por um utilizador, que compreende: uma primeira pega; uma segunda pega; duas vigas encastradas em consola a partir de um apoio central, constituindo cada qual uma célula de carga à flexão; um ou mais sensores para transduzir a deformação de cada uma das referidas vigas; dois veios de transmissão de força, em que um dos extremos de cada referido veio está acoplado rotativamente a cada uma das extremidades não-encastradas das referidas vigas e o outro dos extremos de cada referido veio está acoplado à primeira pega; em que o referido apoio está acoplado solidariamente com a segunda pega ou em que o referido apoio é a segunda pega.

[0029] Numa realização, as duas vigas encastradas são formadas por uma única peça, doravante referida como corpo de prova, que é encastrado no referido apoio que assim divide o corpo de prova em duas partes que constituem as referidas duas vigas encastradas.

[0030] Uma realização compreende um corpo oco alongado, em que as duas vigas encastradas em consola estão dispostas longitudinalmente no interior oco do referido corpo oco, e em que o dito corpo oco é o referido apoio, em particular conjuntamente com um pino de encastramento.

[0031] Uma realização compreende para acoplar solidariamente o referido corpo oco à segunda pega: dois veios roscados, em que um dos extremos de cada referido veio está acoplado à segunda pega; duas polias com um furo roscado, acopladas rotacionavelmente ao referido corpo oco e sendo cada uma roscada num dos veios roscados; uma correia, cabo ou corrente montada nas referidas polias; de forma que a rotação das polias sincronizada pela referida correia, cabo ou corrente faz transladar a segunda pega relativamente ao referido corpo oco.

[0032] Um acoplamento rotacionável fixa dois elementos entre si, mas permite que rodem um relativamente ao outro relativamente a um eixo de rotação que está na própria fixação, como é o caso da fixação de um eixo rotativo num suporte fixo, por exemplo por engaste ou por rolamentos, entre outras possibilidades.

[0033] Uma realização compreende uma terceira polia acoplada rotacionavelmente ao referido corpo oco e na qual a referida correia, cabo ou corrente está montada para ajustar de forma contínua a distância entre a pega e o referido corpo.

[0034] Numa realização, cada um dos veios de transmissão de força atravessa o referido corpo oco através de um furo no corpo oco, sendo cada um dos veios de transmissão de força guiado na sua movimentação longitudinal por esse furo. [0035] Uma realização compreende dois casquilhos de guiamento nos referidos furos no corpo oco, cada um para guiamento de um dos referidos veios roscados.

[0036] Numa realização, o referido corpo oco é constituído por uma única peça.

[0037] Numa realização, o referido corpo oco compreende um corpo oco principal e uma blindagem exterior.

[0038] Numa realização, as vigas encastradas têm um furo de forma a constituir cada qual uma célula de carga à flexão com sensibilidade melhorada na zona do referido furo.

[0039] Uma realização compreende dois sensores dispostos em cada uma das referidas células de carga para medir a deformação correspondente a momentos fletores, quer positivos, quer negativos, das células de carga.

[0040] Numa realização, as referidas pegas, ou são duas pegas móveis, ou são uma pega fixa e uma pega móvel, sendo uma pega fixa uma pega apta a estar fixa ou apoiada a um objeto ou superfície fixa, e sendo uma pega móvel uma pega apta a ser manobrada pelo utilizador do dispositivo.

[0041] Numa realização, as pegas têm uma forma lisa, ou uma forma ondulada adaptada à mão humana, ou com circunferências para posicionar os dedos, ou suas combinações.

[0042] Numa realização, as referidas pegas compreendem um revestimento com uma forma lisa, ou uma forma ondulada adaptada à mão humana, ou com circunferências para posicionar os dedos, ou suas combinações.

[0043] Numa realização, as referidas pegas estão configuradas para o dispositivo medir a força e/ou energia muscular exercidos pela mão, dedo, perna, braço, joelho, cotovelo, ombro, tórax ou outros músculos do utilizador do dispositivo.

[0044] Numa realização, as referidas pegas são de metal, de polímeros (por exemplo termoplásticos e elastómeros) ou suas combinações. [0045] Uma realização compreende um circuito de recolha e tratamento de sinal do sensor ou sensores, um armazenamento digital de dados, e um circuito de comunicação remota.

[0046] Uma realização compreende adicionalmente um circuito de alimentação recarregável.

[0047] Uma realização compreende um processador de dados para recolher e processar os dados do referido sensor ou sensores.

[0048] Uma realização compreende adicionalmente um média de armazenamento não-transitório compreendendo instruções de programação para implementar um método de operação de um dispositivo para medir força e energia musculares, sendo que as instruções de programação incluem instruções executáveis para executar o método de qualquer uma das realizações descritas.

[0049] Descreve-se ainda um método de operação de um dispositivo para medir força e energia musculares aplicadas sobre duas pegas do dispositivo por um utilizador, que compreende os passos de: - previamente calibrar uma curva de relação força- deslocamento entre força exercida nas pegas do dispositivo e o deslocamento sofrido entre as referidas pegas; - medir a força aplicada pelo utilizador nas pegas do dispositivo; - calcular o deslocamento causado entre as referidas pegas pela força aplicada pelo utilizador através da curva de relação força-deslocamento previamente calibrada; - calcular a energia despendida pelo utilizador nas pegas do dispositivo.

[0050] Descreve-se ainda um método de operação de um dispositivo para medir força e energia musculares aplicadas sobre duas pegas do dispositivo por um utilizador, que compreende os passos de: - previamente calibrar uma curva de relação força- deslocamento entre força exercida nas pegas do dispositivo e o deslocamento sofrido nos extremos das vigas; - medir a força aplicada pelo utilizador nas pegas do dispositivo; - medir o deslocamento causado nos extremos das vigas pela força aplicada pelo utilizador através da curva de relação força-deslocamento previamente calibrada; - calcular a energia despendida pelo utilizador nas pegas do dispositivo. [0051] Numa realização, o cálculo da energia despendida compreende adicionar a energia que incrementalmente é necessária para fletir a célula ou células de carga, isto é, o integral da força vezes deslocamento.

[0052] Uma realização compreende adicionalmente calcular a potência muscular do utilizador a partir do perfil temporal da energia despendida pelo utilizador, em particular a potência média ou o perfil temporal da potência muscular do utilizador.

[0053] Uma realização compreende adicionalmente calcular o perfil temporal da força exercida pelo utilizador.

Breve descrição das figuras

[0054] Para uma mais fácil compreensão da divulgação agora apresentada juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais da divulgação que, contudo, não pretendem limitar o objeto do presente pedido.

[0055] Figura 1: Representação de uma vista explodida do dispositivo com os principais componentes agora divulgado em que:

1 representa o revestimento de adaptação da primeira pega 3;

2A e 2B representam pinos de fixação dos veios de transmissão de força 4A e

4B à primeira pega 3;

3 representa a primeira pega;

4A e 4B representam veios de transmissão de força;

5A e 5B representam casquilhos de guiamento dos veios de transmissão de força 4A e 4B;

6 representa o pino de encastramento;

7A e 7B representam pinos de articulação dos veios de transmissão de força 4A e 4B ao corpo de prova 8;

8 representa o corpo de prova;

9A e 9B representam elementos sensores elétricos;

10A e 10B representam casquilhos de guiamento dos veios roscados 12A e 12B; 11 representa a correia ou corrente;

12A e 12B representam veios roscados;

13A e 13B representam polias com furo roscado;

14 representa a polia de atuação;

15A e 15B representam pinos de fixação da segunda pega 16 aos veios roscados 12A e 12B;

16 representa a segunda pega;

17 representa o revestimento de adaptação da segunda pega 16;

18 representa a blindagem;

19 representa o corpo;

20 representa a tampa da blindagem 18.

[0056] Figura 2: Representação do conjunto dos elementos constituintes do ajuste contínuo do dispositivo.

[0057] Figura 3: Representação do conjunto dos elementos constituintes para a medição da força e energia despendida do dispositivo em que:

9C e 9D representam elementos sensores elétricos.

[0058] Figura 4: Representação esquematizada da deformação sofrida pelo corpo de prova em que:

7Ά e 7'B representam pinos de articulação dos veios de transmissão de força 4A e 4B ao corpo de prova (8) na posição em que uma carga está a ser aplicada .

[0059] Figura 5: Representação de um conjunto de pegas para colocação de cintas para se efetuarem medições à tração e/ou de diversos grupos muscula res.

[0060] Figura 6: Representação de um conjunto de pegas para se efetuarem medições da força de preensão dos dedos (Pinch).

[0061] Figura 7: Representação de um conjunto de pegas, em formato de base, para aplicação de força vertical, em particular para medição da força dos bíceps e tríceps.

[0062] Figura 8: Representação de um conjunto de pegas para medição de força entre os joelhos. Descrição detalhada

[0063] A vista explodida de uma realização do dispositivo agora divulgado (Fig. 1) ajuda a perceber como as várias peças se interligam e originam os diferentes mecanismos compreendidos pela presente divulgação.

[0064] Numa forma de realização, os pinos de fixação (2A e 2B) fixam os veios de transmissão de força (4A e 4B) à primeira pega (3).

[0065] Numa forma de realização, os pinos de articulação (7A e 7B) são pinos de articulação dos veios de transmissão de força (4A e 4B) ao corpo de prova (8).

[0066] Numa forma de realização, os pinos de fixação (15A e 15B) fixam a segunda pega (16) aos veios roscados (12A e 12B).

[0067] Numa forma de realização, o dispositivo agora divulgado permite medir diretamente a força, a energia despendida durante uma ação de preensão da mão bem como a potência instantânea e a potência média. No entanto, através da substituição das suas pegas por acessórios próprios, o mesmo dispositivo pode medir a força, energia despendida, a potência instantânea e a potência média de diferentes músculos ou grupos musculares do corpo humano, como por exemplo, dedos, pernas, braços, tórax, etc, evidenciando-se desta forma a sua multiplicidade de capacidades.

[0068] Numa forma de realização, o dispositivo compreende um sistema de ajuste contínuo da distância entre pegas e um sistema de medição de força, em particular à tração ou compressão, e energia despendida. O sistema de medição de força pode ser conciliado com um sistema eletrónico que permite, para além da medição da força, determinar a energia despendida, bem como as potências média e instantânea.

[0069] Numa forma de realização, o ajuste contínuo da distância entre pegas (3 e 16) é realizado por intermédio de três polias (13A, 13B e 14) e uma correia ou corrente (11) (podendo ser um cabo). O utilizador do dispositivo pode realizar este ajuste através da polia que se encontra à superfície do corpo, em particular a polia de atuação (14). A rotação da referida polia promove a movimentação da correia ou corrente (11) e consequente rotação das restantes duas polias (13A e 13B). Tendo em conta que as polias (13A e 13B) possuem um furo roscado para transladarem nos pinos roscados, em particular os veios roscados (12A e 12B), a rotação síncrona das polias (13A e 13B) promove a deslocação da segunda pega. Os veios roscados 12A e 12B são fixos à segunda pega (16) através dos pinos de fixação (15A e 15B) que por sua vez também travam a rotação dos ditos veios roscados (12A e 12B). Dependendo do sentido em que é rodada a polia de atuação (14), a segunda pega (16) irá afastar-se ou aproximar-se do corpo (19) do dispositivo, realizando-se o ajuste continuo que se adequa à dimensão da mão do individuo a avaliar, no caso da função de medição de força preensora (Fig. 2).

[0070] Numa forma de realização, a medição da força aplicada é concretizada pelo sistema de medição de força (Fig. 3). O sistema de medição de força compreende um corpo de prova, em particular o corpo de prova (8), fixo ao corpo oco alongado (19) por intermédio de um alojamento próprio no referido corpo (19) e do pino de encastramento (6) que atravessa o corpo oco alongado (19) e o corpo de prova no seu centro de massa.

[0071] Numa forma de realização, o presente dispositivo também compreende elementos sensores elétricos fixos ao corpo de prova (8), em particular quatro elementos sensores elétricos (9A, 9B, 9C e 9D). A pega 16 está solidária com o corpo 19 através dos veios roscados 12A e 12B, enquanto a pega 3 está solidária com os extremos do corpo de prova 8 por intermédio dos veios de transmissão de força 4A e 4B. A fixação entre o corpo de prova 8 e os veios de transmissão de força 4A e 4B é realizada através dos pinos de articulação (7A e 7B). A fixação entre o corpo de prova 8 e a pega 3 é realizada através dos pinos de fixação (2A e 2B). Os veios de transmissão de força são guiados por intermédio de casquilhos de guiamento (5A e 5B).

[0072] Numa forma de realização, no corpo de prova 8, estão colocados simetricamente em faces opostas, dois pares de elementos sensores (9A, 9B, 9C e 9D) que permitem a medição da deformação do corpo de prova (8), nessa zona, quando lhe é aplicada uma força ou carga distribuída. O corpo de prova (8) é constituído por duas células de carga encastradas ao centro, encastramento materializado através do corpo oco alongado (19) e do pino de encastramento (6), ficando cada uma sujeita à deformação relativa causada pelas forças aplicadas em cada uma das suas extremidades livres. Estas extremidades referem-se à zona onde são fixos os veios de transmissão de força (4A e 4B). Esta montagem garante, juntamente com o método de medição das respetivas deformações, reduzir a sensibilidade do sistema à aplicação de forças ou cargas mal distribuídas.

[0073] Este sistema mecânico aliado à solução eletrónica e após ser calibrado, permite a medição da força de tração e/ou compressão para qualquer ponto de aplicação dessa força ou de uma carga distribuída nas pegas (3 e 16) bem como o deslocamento dos extremos livres do corpo de prova (8), o que permitirá determinar a energia despendida na aplicação da força o que, conhecido o intervalo de tempo de aplicação da mesma, permite determinar parâmetros como potência média e potência instantânea.

[0074] A medição da força ou carga é feita através da deformação do corpo de prova seja à tração e à compressão (Fig. 4). A força é aplicada ao corpo de prova (8) através dos veios de transmissão de força (4A e 4B) provocando a sua deformação. Os referidos veios de transmissão de força mantêm a sua direção vertical pela sua rotação nos pinos de articulação (7A e 7B). O pino de encastramento (6) garante o encastramento do corpo de prova (8) juntamente com o corpo (19) do dispositivo.

[0075] Na Fig. 4, duas formas de realizações possíveis da presente divulgação são apresentadas. Em particular, quando nenhuma força é exercida, os pinos de articulação (7A e 7B) encontram-se alinhados horizontalmente com o pino de encastramento (6). No entanto, numa situação de carga, os pinos de articulação (7A e 7B) deslocam-se para uma posição diferente, em particular para as posições (7Ά e 7'B).

[0076] Numa forma de realização, com os valores de força e deslocamento dos extremos livres do corpo de prova 8 medidos, é possível obter a energia despendida e, associados a uma base de tempo que contabiliza o tempo durante a medição realizada por um indivíduo, é também possível determinar a potência instantânea e a potência média e ainda registar a evolução da força ao longo do tempo. [0077] Numa forma de realização, as pegas do dispositivo agora divulgado podem ser adaptadas com revestimentos (1 e 17).

[0078] Numa forma de realização, o dispositivo agora divulgado pode ser completado com acessórios que lhe conferem multifuncionalidade, nomeadamente pode ser completado com pegas que permitem a colocação de cintas para se efetuarem medições à tração de diversos músculos ou grupos musculares nomeadamente do tórax (Fig. 5); pegas para medir a força de preensão dos dedos "Pinch" (Fig. 6); pegas em formato de base para aplicação da força vertical, em particular medição dos bíceps e tríceps (Fig. 7); pegas para medição da força entre joelhos (Fig. 8).

[0079] Numa forma de realização, as pegas do dispositivo podem ser intercambiáveis em função do músculo ou grupo muscular cuja força se pretende medir.

[0080] Quando a presente divulgação é utilizada como dinamómetro, para medição de força preensora da mão, apresenta ajuste contínuo das distâncias entre pegas.

[0081] Numa forma de realização, o corpo do dispositivo pode ser protegido, confinado e reforçado com a blindagem e tampa de blindagem (18 e 20, respetivamente). O corpo de prova (8) é constituído por duas células de carga encastradas ao centro, encastramento materializado através do corpo oco alongado (19) e do pino de encastramento (6), ficando cada uma sujeita à deformação relativa causada pelas forças aplicadas em cada uma das suas extremidades livres. Estas extremidades referem-se à zona onde são fixos os veios de transmissão de força (4A e 4B).

[0082] Ainda que na presente solução se tenham somente representado e descrito realizações particulares da solução, o perito na matéria saberá introduzir modificações e substituir umas características técnicas por outras equivalentes, dependendo dos requisitos de cada situação, sem sair do âmbito de proteção definido pelas reivindicações anexas.

[0083] As realizações apresentadas são combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.