DISPOSITIVO PARA IA MEDICIóN CINEMáTICA EN TIEMPO REAL DE SERES VIVOS ANIMADOS O DE OBJETOS MOVIDOS POR ELLOS

D E S C R I P C I ó N

OBJETO DE LA INVENCIóN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos.

Más en particular, el objeto de. la invención se centra en un dispositivo destinado a medir y analizar, en tiempo real y de forma inalámbrica, la cinemática de seres vivos animados (tanto seres humanos como animales) así como la de elementos externos movidos por ellos. Por ejemplo, en el análisis del cuerpo humano, puede aplicarse de forma global en acciones que impliquen el cuerpo en su conjunto (como por ejemplo en la carrera) , de forma segmentaria, implicando una o varias articulaciones (como por ejemplo el flexo-extensión de la rodilla) , o en elementos externos movidos por el cuerpo humano (como por ejemplo una raqueta de tenis) .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN

En la actualidad y como referencia al estado de la técnica, debe mencionarse que son conocidos en el mercado diversos tipos de aparatos destinados al fin que aquí concierne .

Así, para la valoración de la cinemática

global de seres vivos existen los siguientes aparatos:

- Dispositivos con células de corte (fotoeléctricas, láser, etc.) - Dispositivos que miden el tiempo que transcurre entre cortes.

Pistolas radar. Son dispositivos que ofrecen un valor pico de velocidad de desplazamiento dentro del campo de registro.

- Plataformas de contacto. Dan tiempos de contacto y de no contacto.

- Sistemas de análisis del movimiento mediante cámaras de alta velocidad. Estos sistemas permiten obtener las variables cinemáticas de espacio y velocidad (lineal y angular) tras el análisis a posterior! de la filmación del gesto evaluado.

- Plataformas de fuerza. Estas plataformas, por medio de células de carga, permiten la medición directa de la fuerza ejercida sobre las mismas.

- Acelerómetros podares. Ofrecen velocidad y distancia recorrida mediante la colocación de un acelerómetro sobre el calzado deportivo, no existiendo la posibilidad de visualizar esos datos en tiempo real.

- GPS. Estos sistemas ofrecen las variedades cinemáticas de espacio (distancia recorrida) y velocidad, obtenidas a partir de los cambio de posición del sujeto en el espacio, mediante el Sistema de Posicionamiento Global, con el consiguiente índice de error y falta de precisión.

Para la medición de la cinemática de

movimientos segmentarios (mono/biarticulares) de seres vivos, se conocen los siguientes aparatos:

Máquinas isocinéticas . Permiten la obtención del momento de fuerza en velocidades angulares pre-establecidas (rango desde 30-a 36O ⁰ S ^"1 ) .

- Plataformas de fuerza. Estas plataformas, por medio de células de carga, permiten la medición directa de la fuerza ejercida sobre las mismas. Están esencialmente constituidas por un electroestimulador, un ordenador y una célula de carga .

Para la medición de la cinemática de elementos externos asociados al cuerpo humano en la realización de gestos deportivos o de rehabilitación

(por ejemplo una barra de musculación) se conocen los siguientes aparatos:

- Sistemas de análisis del movimiento mediante cámaras de alta velocidad. Estos sistemas permiten obtener las variables cinemáticas de espacio y velocidad (lineal y angular) tras el análisis a posteriori de la filmación del gesto evaluado.

- Encoders lineales. Estos aparatos dan una medición directa del espacio relacionado con el tiempo, por el desplazamiento de un cable conectado al elemento externo.

Se constata pues, que, aunque los aparatos descritos cumplen adecuadamente con su función, la mayoria de ellos sólo de destinan parcialmente al fin global que aqui concierne, presentado una serie de carencias y limitaciones que la presente invención pretende mejorar, especialmente las referidas a la

medición en tiempo real, debiendo señalarse que, por parte del solicitante se desconoce la existencia de ningún otro dispositivo que presente unas características técnicas, estructurales y de configuración semejantes, a las que presenta el que aquí se preconiza.

EXPLICACIóN DE IA INVENCIóN

Así, el dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos que la presente invención propone se configura como una destacable novedad dentro de su campo de aplicación, consiguiendo, a tenor de su creación, alcanzar, de forma taxativa, los objetivos señalados anteriormente, estando los detalles caracterizadores que lo distinguen y que lo hacen posible, adecuadamente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva.

De forma concreta, el dispositivo preconizado, tal como se ha mencionado anteriormente, está especialmente destinado a medir y analizar, en tiempo real y de forma inalámbrica, la cinemática de seres vivos animados (tanto seres humanos como animales) así como la de elementos externos movidos por ellos .

Las principales aplicaciones de dispositivo son: la cuantificación de la cinemática (aceleración, fuerza, tiempo, velocidad y espacio) del centro de gravedad en tiempo real del ser vivo durante su movimiento; la cuantificación de la cinemática (aceleración, fuerza, tiempo, velocidad y espacio) de

movimientos mono- y biarticulares del ser vivo; y la cuantificación de la cinemática (aceleración, fuerza, tiempo, velocidad y espacio) de elementos externos (por ejemplo una barra de musculación o una raqueta de tenis) movidos por los seres vivos, por ejemplo, durante la realización de gestos técnicos especificos en el ámbito del deporte o de la rehabilitación.

Para todo ello, el dispositivo según la invención se compone, esencialmente, de:

- Un módulo inalámbrico de medida, constituido por una pequeña carcasa, en cuyo interior se alojan un circuito electrónico, cuyos componentes principales son una serie de sensores de tipo MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) tales como acelerómetros, giróscopos, compases electrónicos, etc., un microcontrolador y un módulo de emisión-recepción inalámbrico. Adicionalmente, puede incorporar, además, una pantalla LCD para la visualización de la información y/o un pequeño emisor sonoro para indicaciones audibles.

- Un módulo receptor, que consiste en un receptor inalámbrico instalado en la unidad de proceso, siendo apto para recibir la señal emitida por el módulo inalámbrico de medida.

- Una unidad de proceso, que puede estar constituida por cualquier ordenador que permita la conexión del módulo receptor o que incluya un sistema compatible de comunicación inalámbrica, y el cual estará adecuadamente dotado del software de análisis necesario para realizar las mediciones. Dicho software permitirá obtener las citadas medidas en tiempo real, a partir de los datos de tiempo, aceleración y

desplazamiento angular en los tres ejes del espacio procedentes del módulo inalámbrico. Este software, además, tendrá, preferentemente, la capacidad de presentar la información mediante gráficas y tablas que faciliten la interpretación de los datos recibidos en la unidad de proceso.

- Finalmente, el dispositivo prevé unos accesorios de fijación del módulo inalámbrico, que permiten la fijación de dicho módulo bien al cuerpo del ser vivo (persona o animal) o bien a los elementos externos asociados al mismo. Dichos accesorios consistirán, pues, preferentemente, en unas bandas o cintas dotadas de medios de cierre fácil, tal como tiras de Velero® o similar, aptas para ceñirse al cuerpo, o extremidad del ser vivo o al objeto que este maneja.

El dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos que la invención propone, pues, aporta notables ventajas frente a los aparatos actualmente conocidos en el mercado para el mismo fin. En concreto, dichas ventajas se pueden resumir en que:

- La medición es inalámbrica, y por ello, el registro de las variables cinemáticas se puede realizar sin necesidad de instalar elementos de interconexión. Esto tiene como principal consecuencia un mayor grado de libertad de movimiento para el ser vivo que porta el módulo emisor y una más rápida aplicación del sistema.

- La información se obtiene y se muestra a tiempo real y a una muy alta frecuencia de muestreo, resultando un análisis más completo de lo que se obtiene en el resto de dispositivos convencionales.

- Las variables de aceleración, velocidad, fuerza y tiempo se miden en los tres ejes del espacio, con una precisión tal que permite cuantificar la cinemática de acciones de alta intensidad de los seres vivos, como el salto o la carrera. Además, en el caso de la carrera, el dispositivo de la invención permite realizar el análisis cinemático de cada apoyo de forma individualizada .

- Por su diseño compacto, y por su escaso peso, el módulo inalámbrico de medida puede ser ubicado en el cuerpo del ser vivo objeto de evaluación, sin interferir en su movimiento.

El descrito dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos representa, por consiguiente, una estructura innovadora de características estructurales y constitutivas desconocidas hasta ahora para tal fin, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.

DESCRIPCIóN OE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Muestra una vista esquematizada en perspectiva, de un ejemplo de

realización del dispositivo para la medición cinemática en tiempo real de seres vivos animados o de objetos movidos por ellos objeto de la invención, en la que se aprecian las principales partes y elementos de que consta, asi como la configuración y disposición de las mismas .

La figura número 2.- Muestra en un diagrama de bloques, una representación esquemática de los elementos comprendidos en el módulo inalámbrico de medición.

REALIZACIóN PREFERENTE DE LA INVENCIóN

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

Asi, tal como se aprecia en dichas figuras, el dispositivo en cuestión comprende, básicamente, un módulo inalámbrico de medida (1), un módulo receptor (2) y una unidad de proceso (3) .

El módulo inalámbrico de medida (1), tal como se observa en la figura 2, está constituido por una pequeña carcasa (4), en cuyo interior se alojan un circuito electrónico (5), cuyos componentes principales son una serie de sensores (6) de tipo MEMS (Micro- Electro-Mechanical-Systems) tales como acelerómetros, giróscopos, compases electrónicos, etc., un microcontrolador (7) y un emisor-receptor inalámbrico (8) . Adicionalmente, este módulo inalámbrico (1) puede incorporar, además, una pantalla LCD para la

visualización de la información y/o un pequeño emisor sonoro para indicaciones audibles (no representados) .

El módulo inalámbrico de medida (1) , como se observa en la figura 1, está destinado a ser incorporado al ser vivo (9), a alguna de sus extremidades o a algún objeto manejado por él, en función del tipo de medición a realizar, para lo cual dicho módulo (1) está convenientemente dotado de medios de fijación (10), los cuales podrán consistir, por ejemplo en cintas con cierre tipo Velero® o similar, pudiendo tratarse de cualesquiera otros que cumplan adecuadamente con su función en cada caso.

El módulo receptor (2), es un receptor inalámbrico instalado en la unidad de proceso (3) , estando configurado de manera que resulta apto para recibir la señal emitida por el emisor-receptor (8) del módulo inalámbrico de medida (1) .

Por su parte, la unidad de proceso (3), consiste en un ordenador apto para la conexión del módulo receptor (2) o que incluye un sistema compatible de comunicación inalámbrica, el cual está dotado del software de análisis necesario para realizar las mediciones a que se destina el dispositivo.

De esta forma, el dispositivo de la invención funciona de la siguiente forma: el módulo inalámbrico (1), a través de los medios de fijación (10) con que cuenta, se fija al ser vivo (9) objeto del estudio. éste, inicia su movimiento sin que ningún cable o atadura lo limite. Los sensores (6) incorporados en dicho módulo (1) realizan las lecturas que corresponda, transformándolas, mediante correspondientes convertidores (11), de señal analógica en digital, para

ser enviadas, a través del emisor-receptor inalámbrico

(8) al módulo receptor (2) instalado en la unidad de proceso (3), la cual, mediante la aplicación del software de que está convenientemente dotada, realiza el correspondiente análisis, mostrando en la pantalla los resultados del mismo en tiempo real, es decir, al mismo tiempo en que se están produciendo.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, asi como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a titulo de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.