BRPI0913757A2 - aparelho para estimar a força utilizada por um usuário ao executar o componente vertical de um movimento, método para estimar a força utilizada por um usuário ao executar o componente vertical de um movimento e produto de programa de computador - Google Patents

Abstract

APARELHO PARA ESTIMAR A FORÇA UTILIZADA POR UM USUÁRIO AO EXECUTAR O COMPONENTE VERTICAL DE UM MOVIMENTO, MÉTODO PARA ESTIMAR A FORÇA UTILIZADA POR UM USUÁRIO AO EXECUTAR O COMPONENTE VERTICAL DE UM MOVIMENTO E PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR É apresentado um aparelho para estimar a força utilizada por um usuário ao executar o componente vertical de um movimento, e o aparelho compreende um acelerômetro para fixação a um usuário que mede a aceleração experimentada pelo usuário; o aparelho compreende adicionalmente um processador configurado para receber as medições de aceleração do acelerômetro fixado ao usuário; para estimar as acelerações verticais a partir das medições recebidas; e para estimar a força utilizada a partir das acelerações verticais.

Description

APARELHO PARA ESTIMAR A FORÇA UTILIZADA POR UM USUÁRIO AO EXECUTAR O COMPONENTE VERTICAL DE UM MOVIMENTO, @ MÉTODO PARA ESTIMAR A FORÇA UTILIZADA POR UM USUÁRIO AO EXECUTAR O COMPONENTE VERTICAL DE UM MOVIMENTO E PRODUTO DE

Y ,5 PROGRAMA DE COMPUTADOR

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO . A invenção refere-se a um método e a um aparelho para medir a força ou resistência utiíízadas durante um movimento, e em particular para mecíír a força ou resistência 10 utilizadas nas partes verticais de um movimento.

ANTECEDENTES DA TNVENÇÃO As quedas são um dos maiores fatores de risco à saúde das pessoas idosas. Foí descoberto que em torno de um terço das pessoas com mais de 65 anos cai pelo menos uma xrez C. _ " 15 por ano.

Muitas dessas quedas poderiam ser evitadas com" a identificação precoce do rísco de quedas e com a aplicação de programas de prevenção de quedas efícazes e específicos- As "tentativãs"de"preve"n"ção de"quê"das baseadas_no""trêin"arneríto de""" 20 força e equilíbrio (SBT) mostrararn que o risco de quedas em pessoas idosas pode ser reduzido. As medições de desempenho do equilíbrio podem ser utílizadas como indicadores precoces do risco de quedas e podem rnedír o progresso dos programas de prevenção de quedas.

25 Em particular, cj movimento de passar do estado Sentado para € Em pé (STS) foi identificado como um movímento importante a esse respeito. Os peritos em domínio comparam o gráfico da ©} força gerada durante o movimento de passar do estado Sentado para Em pê na prevenção de quedas com o gráfico de ECG em 30 doenças cardiovasculares. Na vída cotídiana, o movímento de STS é executado por cada pessoa várías vezes ao dia.

Convencionalmente, somente os sistemas de medições clínicas (taís como aqueles que incluem uma pIaca de força e um sistema marcador óptico) permitem uma quantificação exata da força durante o movimento de passar do estado Sentado para e

L Em pé. Nesses sistemas de medição, a pIaca de força provê a força vertícal de reação do soIO, e o sístema rriarcador óptíco ' 5 provê a medição do deslocamento em três dimensões. A r' combinação de ambas as medições é utilizada para quantificar a força durante o movimento para passar do estado Sentado para Em pé. Esses sístema-s de medição apresentam váríos 10 inconvenientes. Primeiramente, eles consistem em um equípamento clíníco, e é necessário que o usuário cQmpareça a um hospital. Eles requerem muito trabaljjo para preparar e para executar a medição (particularmente se for preciso que vãrios marcadores ópticos sejam fíxados a partes específícas _ 15 do"corpO). "Além"disSÕ", "SÓ" "fõFnecên uàiT iné"tan€Tneo1o " desempenho do equilíbrio do usuário, onde, devido aos ajustes clínicos, o usuário geralmente tem um desempenho além da — " e— .E ".u " " capacidaãe mêàia " Alêm dísso, c)s sistemas de medíções — --· envolvem um procediment"wqµe_é_muito íncômo"do_awu"suário.

. 20 O documento WO 2007/082389 apresenta um método e um sistema para "a'valiar o""desempenho atlético. O documento EP 1195139 apresenta um sistema e um método de monítoramento do movimento corporal. O documento GB 2422790 apresenta uma medíção da aptidão física. ' 25 Hâ, portanto, a necessidade de um método e de urn " sistema para medir a força utilizada durante um movímento vertical, tal como a passagem do estado Sentado, para Erri pé, q que sejam fáceis e símples de operar pelo usuário.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO 30 De acordo com urn prímeíro aspecto da ínvenção, é apresentado um aparelho para estímar a força utilizada por um usuário ao executar o componente vertícal de um movímento, de acordo com a reivíndicação 1.

3 /13 De acordo com um segundo aspecto da ínvenção, é apresentado um método para estimar a força utílizada por um & k. usuário ao executar o componente vertical de um movimento, de acordo com a reivindicação 13. í 5 De acordo com urri terceiro aspecto da invenção, é . apresentado um produto programa de computador, de acordo com a reivindicação 14.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS As realizações da ínvenção serão descritas agora, 10 somente a título de exemplo, com referência aos desenhos a seguir, nos quaís: A Figura 1 mostra urria unidade de sensor, de acordo com a invenção, fixada a um usuário.

a Figura 2 mostra a unidade de sensor maís · ^— 15 "'detalhadamente'. " "" " "'"" A Figura 3 mostra as acelerações e as forças que agem no usuãrio e que são exercídas pelo usuãrio ao executar ~ .6- T= "a pãsságem=do"estádo Sentado a'o estadÔ Ern pé. =_ --— A Figu-ra 4—é--um-diagrama "que—ílus"t-ra_ o"cá1cu"ro dã" 20 orientação de um acelerômetro a partir da aceleração medída. A Fígura 5 é um diagrama que ilustra as etapas em um método de acordo com a ínvenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS Tal como mostrado na Fígura 1, a invenção apresenta 25 uma unidade de sensor 2 que é fixada ao corpo do usuário 4, » preferivelmente no tronco do corpo, tal como na pélvis ou no esterno, por algum disposítivo de fíxação 6, tal como uma è correia ou uma cinta (ou por um cordão de pescoço, se a unidade 2 estiver na forma de um pendente). A unidade de 30 sensor 2 é utilízada para determinar a força ou a resístência utilizadas durante um movímento do corpo que envolve um movírnento na direção vertícal, tal como a passagem de um movimento do estado Sentado para Em pé (STS), onde o usuárío

4 se levanta de uma posíção sentada, das medições de aceleração do corpo do usuário 4.

Ò A unidade de sensor 2 determína a força ou a n resistência utílízadas ao executar o componente vertical do 'i 5 movimento. A unidade de sensor 2 pode calcular a força ou a + resístência utílízadas em todo o movimento vertícal, mas, em realizações alternativas, a unidade de sensor 2 pode ser utilízada para determinar a força ou a resistêncía durante certas partes do movímento vertical.

10 A Figura 2 mostra uma realízação preferida da unídade de sensor 2 de acordo com a invenção. A unídade de sensor 2 compreende um acelerômetro 8, que mede a aceleração ao Iongo de três eixos ortogonais e provê os sinaís correspondentes. Os sinais são fornecidos a um processador 10 — — 15 -para-aná-li-'se:- a- unídade" de sensor" "2" eõmSreFndé "EaInbén 1Tma"" " " memória 12 e um círcuito transmissor ou transceptor 14. A memória 12 é utilizada para armazenar medições do " mcelerômétm "8 =e paf'a "arMazénar os"re"suitaàc& ãa anãiíse . . feita- pelo -processador 1Oú -Q —circ-u-ito- —tra-nsmissor- __ou"_""" " 20 transceptor 14 ê utílizado para transmitír os resultados da análise a uma unidade remõta oú a" um comput"ador"onde eles possam ser vistos ou estudados pelo usuárío 4 ou por um agente de saúde. preferivelmente, o acelerômetro 8 é um acelerômetro 25 de sistema micro-eletromecânico 8 (MEMS). ' Ncj método para calcular a força ou a resistência utilízadas no movimento na direção vertical aquí descríta, a

P força ou a resistência são ealculadas em uma estrutura de referência fixa (tal como a Terra). Como parte deste método, 30 é necessárío determinar a aceleração vertícal experimentada pelo usuário 4 durante o movimento vertical.

Nesta realízação da invenção, a aceleração vertícal é calculada somente a partír das medições do acelerômetro 8, e de acordo com o algoritmo descrito abaíxo. Em algurnas realizações (menos preferidas), a 4 5 unidade de sensor 2 compreende um ou mais outros sensores

N além do acelerômetro 8 para determinar a oríentação (ou mudanças na orientação) da unidade de sensor 2, tais como um giroscópio e/ou um magnetômetro. Nesta realização, não é necessário ímplementar q algoritmo descrito abaixo, porque o 10 giroscópío e/ou o magnetôrnetro podem fornecer uma índicação da orientação da unidade de sensor 2, e as mediçõe.s do acelerômetro 8 podem ser convertidas na estrutura de referência fixa utilizando a oríentação determinada, e a aceleração vertical pode ser determinada. iS =" ="A Figura 3 mostra uma vísta 1ateral"do uGuário""4'"na metade de urn movimento na díreção vertícal, e em particular em um rnovimento do estado Sentacío ao estado Em pé (STS). Tal j - = como mostrado, a unídade de sensor 2 está fixada ao esterno """_do usuár"i"o 4.

20 À medida que o acelerômetro 8 é fixado na unidade de sensor 2, a orientação da unidade de sensor 2 e do acelerômetro 8 muda durante o mov'imento de STS, e a unidade de sensor 2 é mostrada em um ângulo E) da vertical.

Portanto, para obter a aceleração na díreção 25 vertical (na estrutura de referência fixa) é necessário

R compensar as medições do acelerÔmetro 8 para essas rnudanças na orientação. ¶ F- A Figura 4 é urna ílustração da medíção da aceleração A medida pelm acelerômetro 8. O acelerômetro 8 30 mede a aceleração A que age sobre ele em três dimensões, e fornece os sinais que índícam a aceleração A ao longo de três eixos ortogonais (indicados como Xa, ya e zj ao processador

10.

6 /13 Nessa Figura, a aceleração A apresenta os componentes A,,, Ày e A, medidos ao Iongo dos três eixos, e respectivamente.

Para um acelerômetro 8 que é submetido a uma d 5 pequena ou a nenhuma aceleração (com exceção da gravidade), a . aceleração A experimentada pelo acelerômetro 8 irá corresponder substancialmente àquela da gravidade. Desse modo, com essa suposição, é possível Iigar a aceleração A à gravídade, cuja direção ê conhecida na estrutura de 10 referência fixa. A orientação do acelerômetro 8 pode ser estírnada ao calcular o ângulo entre a aceleração A e o eixo do acelerômetro 8 que tem a magnítude mais alta de aceleração.

Para estimar a orientação do acelerômetro 8, a "lS ace1"eràção ãííe ãgè ííõ ãCê1eFômetTro 8 é 6edíàa,"e a sZais são fornecidos ao processador 10, que indica os componentes de aceleração (Ax, Ày e A,) ao longo dos três eixos ortogonaís ! =. do acelerôme€ro 8" (Xa, ya e Za respectivamente).

—O---proce-ssador" 1O-—ca1cu1a" as""magn_ítu"dês"de" cada 20 componente da aceleração A e compara-as para ídentifícar o ' componente com a rnagnitude mais alta.

A seguir, o eixo (Xa, ya ou zj corri o componente que tem a magnitude mais alta é indícado corno Za, e os outros doís eíxos são indícados comcj xj e J/a'. Desse mocicj, é 25 possível que a orientação do acelerômetro 8 seja determinada, " não obstante a posição inicíal do acelerômetro 8. por exemplo, embora se pretenda que o eixo = corresponda a um wb eixo orientado vertícalmente na estrutura de referência fixa, o acelerômetro 8 não pode ser fixado ao usuário 4 dessa 30 maneira (pode ser que o eixo ya corresponda de modo mais próximo ao eíxo orientado verticalmente na estrutura de referência fixa).

7 /13 Deve ser notado que na Figura 4 o eixo com o mais alto componente de aceleração é Za, então esse eixo é G indicado como z,', e o componente mais alto de aceleração é

D Az· ' 5 O processador 10 então determína o ângulo entre a r aceleração a e o eíxo com o componente rriaís alto de aceleração (zj ) . Desse modo, pode ser visto na Fígura 4 que o ângulo, E3, é fornecido por: B - arctan 1/|A"A: A"' ] 10 Se todos os cornponentes da aeéleraç'ão forem' iguaí's a zero (isto é, Ax = Áy = & = 0), então. E) e desse modo a orientação não podern ser estima'dos. Nessa situação, o -— ace1erôrnetro-8 está em-queãa Iív're.' ' -_'-'"" Desse modo, à medida que esse ângulo E) é 15 determinado utilizando a gravidade corno referência, o ângulo —= ~ D =pode=' ser" considerado eomo" indícador dã" oríéntação d'o , _ ace,lerômetro_8 e da uni.dade_de_--sens-or 2. À medida que o acelerômetro 8 está Iivre para se mover com respeito à estrutura "de referência fixa', ""é 20 desejável verificar a instabilidade Iocal causada por mudanças rápidas na aceleração. Dessa maneira, é possível compensar erros na orientação determínada causada por essas mudanças rápídas na aceleração. Em particular, a e instabilidade local é veríficada pelo processador 10 que 25 computa a variação da norma dos componentes da aceleração A ' em um período de tempo. Há vários sinais obtidos do acelerômetro 8 que representam a aceleração em vários ínstantes de arnostragem.

Esses instantes de amostragem ocorrem preferivelmente tanto 30 antes quanto depois do instante de amostragem í, em que a orientação do acelerômetro 8 é calculada.

8 /13 A variação da norma dos componentes da aceleração A é calculada utilizandm è local instaMlity(i) var:":(\/A,(j)' +A,(j)' +A,(j)')>a (2) « d onde a é o núrnero de instantes de amostragem após o " 5 instante de amostragem em que a orientação do acelerômetro 8 é calculada, b ê o número de instantes de amostragem antes do instante de amostragem em que a orientação do acelerômetro 8 é calculada e a é o valor que indica uma mudança rápida na aceleração.

10 O valor de a é selecionado da faixa 15-20 m/s', e a e b estão na região de 10.

Uma vez que o ângulo t3 tenha sído calculado, o processador 10 determina a aceleração em uma direção vertical . em relação..à-estrutura de- referência—£ixa.-— 15 Com referência novamente à Fígura 3, o usuário 4 está na metade de um movímento do estado Sentado para Em pé, e a unidade-de sensor 2—e o acelerômetro "8 estão- orientados_ ., em urn_ângulo,è da_vert.icaj_ O eíxo com o maís a1to_componente de aceleração (Az) é mostrado.

20 - A aceleração -na direção vertícaí é calculada a partir de: acc vert = CM - gcos€l)cos€l + g, se (3 > O ou se houver instabilidade 1ocal(3) acc vert = (gcosO - A,)cosÕ + g, se (3 < O ou se não "25 houver instabilidade loca1(4) onde g é a magnitude de aceleração devido à ,Lt gravidade na direção vertical. Deve ser apreciado que 0 < 0 nas Figuras 3 e 4. A força ou a resístêncía utilízadas em um movimento 30 na direção vertícal podem ser calculadas utilizando o método mostrado na Figura 5.

Na etapa 101, uma série de medições ou estimativas de aceleração experimentadas pelo usuário 4 na direção , vertical (na estrutura de referência fixa) são obtidas do ~ acelerômetro 8. Tal como mencionado acíma, as estimativas de ' 5 aceleração na direção vertical podem ser obtidas de uma n unidade de sensor 2 cujo único sensor é um acelerômetro 8, ou de uma unidade de sensor 2 que inclua um acelerômetro, um giroscópio e/ou um magnetômetro.

Nas realizações preferidas, as acelerações 10 vertícais podem ser submetidas a um fíltro passa-baixa, por exemplo, um filtro Butterworth, com uma frequência de corte em torno de 2 Hz. Então, na etapa 103 , a f orça vertical de reação do soicj, Fg,, como uma f unção do ternpo, tal como mos trado na 1"5""" Figura 3 ,"é es€íRada"ã parei""r de _.

Fgr (t) = (acc_vert(t) + g)*m(5) onde g é a aceleração devido à . gravidade, e m é a e Z =-— " massa do usuárío 4 .

-—Em s_e"gu"ida , na "etapa ""10 5 , a"msé"rres_"dwme"dW3e_s ou " 20 estímativas de aceleração vertical são integradas' com respeito ao tempo para obter a velocidade vertical durante o movimento . Desse modo, a xrelocidade vertical-, vel_vert(t) , é determinada a partir de vel vert(t) = j(acc_vert(t))dt(6) 25 os pontos iníciais e finais da integração são .b ^ determinados com as medições do acelerometro 8. O ponto inicial pode ser identificado como o ponto em que a

E aceleração vertícal começa a variar apõs um período de tempo em um estado constante (por exemplo, a aceleração vertical 30 pode começar a variar de um valor zero ou da gravidade). O ponto final pode ser identífícado como o ponto em que a aceleração vertical recomeça um estado constante após um período de movimento (por exemplo, a aceleração vertícal pode retornar a zero ou à gravidade). O processador 10 pode determinar os pontos iniciais e finais examinando as medições , '& da aceleração vertícal. Finalmente, na etapa 107, a força utilízada durante ' 5 o movimento vertical é calculada utilizando: Força(t) = Fgr(t)*Ve1_Vert(t) (7) A força de reação do solo e a força determínada com a série de medições da aceleração vertical formam uma série de tempos, que pode ser traçada como urri gráfico no t-empo.

10 Então também é possível determinar a força ínstantânea máxima ou a taxa de carregamento máximo da força, Deve ser apreciado que a única entrada ao mé.todo descrito é cj conjunto de medições da aceleração vertícal.

Desse modo, em vez de executar separadamente as_etapas 103, .. '" 15 10"5 e 1"07, essas etapaS"pod& se"r""comj6íhací! em uma úníca " etapa em que a força é estímada. Neste caso, o processador 10 irá avaliarü . -~ 5 _ — ~ Força(t) = m* (ace_vert(t) + g)* j(acc_vert(t))dt _ 18)" 20 O mêtodo de acordo com a invenção pode ser utilizado em qualquer unidade de sensor fíxada ao corpo que inclui um acelerôrnetro, por exemplo, detectores de queda e dispositivos para monítoramento e avaliação da atívidade, para estimar ou determinar a força utilizada no movirnento 25 para passar do estado Sentado para Em pé. Essa estimativa de ·? força pode fornecer uma medida de desempenho física para avaliar a qualídade do equilíbrio e o risco de queda. Em um a cenário de prestação de serviços de saúde ern domícílío, este rnétodo permite que um fornecedor de serviços de saúde 30 monitore a qualidade do equilíbrio dos usuários ou o risco de quedas de uma maneíra discreta. Enquanto a estimativa de força é baseada na medíção do movimento do centro da massa do usuário 4, a exatidão da estímativa da força pode ser melhorada ao colocar a unidade de sensor 2 tão perto do centro da massa do usuárío 4 quanto , possível. por exemplo, a unidade de sensor 2 é colocada b, preferivelmente perto da pélvis ou do tronco inferíor do ' 5 usuário 4.

F Uma melhoria adicional à estimativa da força pode ser obtida colocando acelerôrnetros em duas ou mais partes do corpo do usuárío 4. Por exemplo, isso pode ser conseguído coIocando duas unidades de sensor 2, sendo uma unidade de 10 sensor 2 colocada no esterno e a outra unidade de sensor 2 colo.cada na pélvis. Nessa realização, uma das unídades de sensor 2 irá precisar receber as medições da(s) outra(s) unidade(s) de sensor 2 a Fim de calcular a força utílizada. Durante movimentos verticais em partícular, essas " ""L5 'ü6ídadeS de""sensor 2""íFão" gravar — acelerações díferentes, e assim uma média ponderada das medições do acelerômetro é calculada para uso no algoritmo de estirnativa da força.

C ·· — .-, a méàía ponderada das acelerações representa a Efetívamente, "a"c"elera"ção"que" age em um ceTn=ò TíFtua1"d"a" posíção ãa massa 20 no usuário 4. preferivelmente, esta média ponderada é - . - - fornecida por: acentrodamassa = B*apélxTís + C*aesterrjo(9) onde b e C são constantes.

Em uma realização, as constantes B e C apresentam 25 valores ãe 0,603 e 0,397, respectivamente, tal como descrito ' em "Bíomechanics and Motor Control of Human Movement", de Winter, D.A. Em uma realização alternativa da invenção, em vez de processar as medições de aceleração no processador 10 da 30 unidade de sensor 2, a unidade de sensor 2 ou as unidades de sensor 2 podem medir a aceleração e transmitír essas rnedições a uma unidade-base separada que executa os cálculos necessários para estimar a força utilízada durante o movimento.

¥' Uma vez que a unidade de sensor 2 é pequena e fácil r' de utilizar, ela pode ser utilizada por um Iongo período de "5 tempo (em relação ao período de tempo possível em um ajuste r clínico) para quantificar a força ou a resistência durante um tipo particular de movimento do corpo, tal como o movimento para passar do estado Sentado para Em pé. A força ou a resistência podem ser medidas de uma forma díscreta, e os 10 métodos descritos acíma fornecem uma exatidão similar aos sistemas de medíções clínicos. Embora a invenção tenha sído ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição anteriores, a ilustração e a descrição devem ser consideradas ilustrativas """ 15 "õu exêíTTp1ífitadoràs, e hã6 restritivas; a" íWvençãQ não "e" limítada às realízações apresentadas. As varíações nas realízações apresentadas podem ser "compreendidas e efetuadas pelos técnieos no assunto de praticar_a imvenção"reívindícada a parE"ir ãe um estudõ dos 20 desenhos, da descrição e das anexas. reivíndícações Nas " .-.. . outros reivináicações, a pa1avra""que compreende" não excluí --- elementos ou etapas, e o artigo indefínido "um" ou "uma" não exclui uma pIuralídade. Um único processador ou outra unidade podem cumprir as funções dos vários itens descrítos nas 25 reivindicações. O mero fato de que certas medições são ' indicadas nas reivíndícações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medições não

P possa ser utilizada com vantagem. Um program'a de computador pode ser armazenado/distribuído em uma mídia apropriada, tal 30 como uma mídia de armazenagem óptica ou uma mídia de estado sólido fornecida junto ou como parte de outro hardware, mas também pode ser distribuída de outras formas, tal como via Internet ou outros sistemas de telecomunicação com ou sein fio. Nenhum sinal de referência nas reivindícações deve ser interpretadQ como Iimitador do âmbito.

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E

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES

1. APARELHO PARA ESTIMAR A FORÇA UTILTZADA POR UM , USUÁRIO AO EXECUTAR O COMPONENTE VERTICAL DE UM MOVTMENTO, em e que o aparelho compreende: " 5 um acelerôrnetro (8) para fíxação a um usuário (4) - para medir a aceleração experimentada pelo usuário; o aparelho compreende adíciona1mente: um processador (10) configurado para: - receber as medições de aceleração do acelerômetro 10 fixado ao usuário; - estímar as acelerações verticais das medições recebídas ; e - es'tímar a força utílízada a partir da's acelerações vertícais, ' íS caracterízàdo pelo fatci Cíè que o acelerômetro é configurado para medir a aceleração ao longo de três eixos ortogonais, o processador também é confígurado para estimar a _ orienrã:ção_dõ aceIerômeEjFò_ ao ca1cu1ar""ô ângulo E) entré" a 20 aceleração vertical e o eixo do acelerômetro que tem a mais alta magnitude de aceleração.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o proeessador (10) é configurado para estimar a força utilízada a partir das 25 acelerações verticais ao avaliar: Força (t) = m* (acc _ vert (t) +g) * Í (acc _ vert (t) ) dt onde rri é a massa do usuário, acc vert (t) é a aceleração vertical em um momento t e g é a aceleração devido à gravidade . 30 3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterízado pelo fato de que o processador (10) é confígurado para estimar a força utílizada a partir das acelerações verticaís ao:

- estímar a força de reação do solo, e a estímativa é determinada a partir da estimativa da aceleração vertical; d , - estimar a velocidade vertical ao integrar as estimativas da aceleração vertical corn o tempo necessário "5 para executar c) movimento; e >· - estimar a força utilizada a partir da estimativa da Eorça de reação do solo e da estimativa da velocidade vertieal.

4. APARELHO, de acordo com a reívindicação 3, 10 caracterizado pelo fato de que o processador (10) é configurado para estimar a força utilizada ao multiplicar a estimativa da força de reação do solo e a estímativa da velocidade vertical.

5. APARELHO, de acordo com as reivíndícações 3 ou TiS 4, caracterizado pejb fato de que o processador (10) é configurado para estímar a força de reação do soIO a partír de: Fgr(t) = (acc_ve.rt(t) + g)*m oTiâe rri é a rnassa do uSuãfío e acc vertltj é a 20 aceleração vertical em um momento t.

6. APARELHO, de acordo com as reivindícações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de que o processador (10) é configurado para estimar a velocidade vertical a partir de vel vert(t) = kacc vert(t))dt 25 onde acc vert(t) é a aceleração vertical em um momento t .

7. APARELHO, de acordo com as reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o processador (10) é configurado para calcular o ângulo e entre a aceleração 30 vertical e o eixo do acelerômetro (8) que tem a maís alta magnitude de aceleração A acn - calcular a magnitude de cada componente da aceleração A a partir dos sinais que indicam os componentes

3 /4 da aceleração Ax, Ay e A, ao longo dos três eíxos ortogonais Xa, ya ou Za do acelerômetro; q - identificar o componente A, com a magnítude mais í alta; " 5 - determinar o ângulo entre a aceleração vertical e ~ o eixo com Cj componente mais alto da aceleração a partír de 0-MctanljAx::A,') onde Ax e Áy são os outros componentes de aceleração ao Iongo dos três eixos ortogonais.

10

8. APARELHO, de acordo com as reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o processador (10) e o acelerômetro (8) são integrados em uma única unidade para fixa'ção""ao usuár"io (4"). " ""

9. APARELHO, de acordo corri as reivindicações de I a 15 7, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende uma pluralidade de acelerôrnetros para fixação às respectivas partes do corpo do usuá-mío (4-).

10. APARELHO, de acordo com a reívíndícação 9, caracterízado pelo fato de que o proCessador (10)"" é 20 configurado para receber as medições da aceleração da pluralidade de acelerômetros fixados ao usuário (4) e para determinar uma estimativa da aceleração do centro da massa do usuário a partír das medições. P"

11. APARELHO, de acordo corn a reivindicação 10, 25 caracterizado pelo fato de que a estimatíva da aceleração do " centro da massa do usuário é determinada a partir de uma rnédia ponderada das medições da pIuralidade de acelerômetros.

12. APARELHO, de acordo com as reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o aparelho estima a 30 força utilizada por um usuário (4) ao executar movímento de passar do estado Sentado ao estado Em pé.

13. MÉTODO PARA ESTTMAR A FORÇA UTILIZADA POR UM USUÁRIO AO EXECUTAR O COMPONENTE vERTtcAL DE UM MOVIMENTO, em

O D que q método é caracterízado pelo fato de compreendem - a obtenção das medíções da aceleração vertical " 5 experimentada pelo usuárío ao executar o rnovimento a partir - de urn acelerômetro (8) fixado ao usuário, e o acelerômetro mede a aceleração ao longo de três eixos ortogonais; - a estímativa da orientação do acelerômetro ao calcular o ângulo E) entre a aceleração vertícal e o eíxo do 10 acelerômetro que tem a mais alta magnitude de aceleração e - a determinação de uma estimatíva da fQrça utílizada a partir das medições da aceleraçãQ vertical.

14. PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR, ,_ caracterizado pelo fato de compreender um códi"go de programa " " 15 de 'Computador que, quando êhécutado e"m"Wm=eómputàdor ou em üm" " processador (10) associado com um acelerômetro (8) fixado a um usuárío (4), estima a força utilizada por um usuárío ao realizar o—-= . componente vertieal de um movimento ao execui:ar o __ métod"o conform_emefinida-na—re"iymdí-c"ação—¥3m-—- *'