ES2396372B1 - Dispositivo de evaluación postural. - Google Patents

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ES2396372B1 ES201030549A ES201030549A ES2396372B1 ES 2396372 B1 ES2396372 B1 ES 2396372B1 ES 201030549 A ES201030549 A ES 201030549A ES 201030549 A ES201030549 A ES 201030549A ES 2396372 B1 ES2396372 B1 ES 2396372B1
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inclinometer
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David SANCHO COHEN
Alejandro IBARZ GARCÍA
Ángel ASENSIO GIMENO
Álvaro MARCO MARCO
Rubén BLASCO MARÍN
Roberto Casas Nebra
Jorge Falco Boudet
Pablo HERRERO GALLERO
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    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof

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Abstract

Dispositivo de evaluación postural.#Del tipo que comprende dos brazos (2, 2?) superpuestos, articulados entre sí por uno de sus extremos, de forma que es posible realizar un desplazamiento giratorio de un brazo (2) respecto del otro brazo (2?), destaca fundamentalmente por combinar en un mismo encapsulado un goniómetro (3) y un inclinómetro (4) electrónicos, donde para realizar la medida de ángulos (función goniómetro) se emplea un encoder magnético, mientras que para la medida de inclinaciones (función inclinómetro) se emplea un acelerómetro de tres ejes, mediante los cuales se consigue una mayor repetitividad y precisión en las medidas realizadas, además de permitir una toma de medidas en un mayor número de planos o dimensiones.

Description

OBJETO DE LA INVENCiÓN
La presente invención pertenece al campo de los dispositivos de medida del movimiento del cuerpo humano o de sus partes, con fines de
diagnóstico.
El objeto principal de la presente invención es un dispositivo de evaluación postural que combina el empleo de goniómetros e inclinó metros electrónicos, mediante el cual se optimiza considerablemente la toma de
medida de ángulos e inclinaciones entre diferentes articulaciones o partes
del cuerpo humano.
ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN
Actualmente existen diversos dispositivos de medida tanto de
ángulos (goniómetros) como de inclinación (inclinómetros), mediante los
cuales es posible obtener una medición bastante aproximada de la
amplitud y/o el rango del movimiento entre dos cuerpos. Estos dispositivos
tienen aplicación tanto en el campo industrial como en el campo médico, confiriendo cada vez más importancia como herramientas de reconocimiento médico y diagnóstico. Los inventos más básicos registrados de este tipo para medir ángulos consisten en goniómetros mecánicos,
principalmente dos partes móviles de metal o plástico que se giran en torno 3 O a un eje común dando la medida del ángulo resultante en una escala
milimetrada.
La evolución de estos dispositivos ha sido transformarlos en
sistemas electrónicos para mejorar la resolución y hacer más cómodo su uso. En este aspecto se han utilizado en el eje del goniómetro distintos
sistemas de medida, dependiendo del uso final que se le vaya a dar. Un
ejemplo serían los goniómetros empleados en aplicaciones industriales
para medir la perpendicularidad de las paredes, cuyo sistema de medida
está integrado por un potenciómetro, tal y como muestra el documento
IT1220663-B. Además, existen otros goniómetros donde lo importante no
es sólo el ángulo resultante sino también la fuerza ejercida para realizar
este ángulo, este aspecto se recoge en la solicitud internacional W02006038822-A1.
Por otro lado, cuando nos referimos a los inclinórnetros, encontramos varias referencias a estos sistemas, utilizados tanto en
medicina como en otros ámbitos. Los inclinó metros más básicos son los
que utilizan una burbuja dentro de un líquido con alta densidad para así
medir la inclinación, tal es el caso del documento CS8208041-A. Estos son
denominados muchas veces como goniómetros que miden el ángulo con la superficie del suelo, siendo a fin de cuentas inclinómetros. Algunos incluso están pensados para su uso en la medida de ángulos en articulaciones, ya sea mediante sistemas mecánicos o mediante sistemas electrónicos de diversa tecnología como péndulos. La medición de ángulos mediante inclinó metros permite, no sólo medir el ángulo de inclinación respecto al suelo, sino también el ángulo relativo entre dos inclinó metros, para así conocer el ángulo resultante entre dos superficies.
Asimismo existen diversos dispositivos que integran inclinó metros y goniómetros en uno solo. Se trata siempre de dispositivos mecánicos cuyo
inclinó metro se basa en "niveles de burbuja", dando la inclinación numérica 3 O tal y como se describe en la patente americana US20041 07592. En
algunos casos el inclinómetro únicamente se utiliza a modo de nivel y así
saber si una de las partes del goniómetro es perpendicular o paralela al
suelo.
Por otra parte son conocidos aparatos que realizan mediciones de los movimientos de una sola parte del cuerpo, no sirviendo para todas las articulaciones de manera genérica. Un claro ejemplo son los dispositivos citados en artículos científicos utilizados para medir los distintos movimientos de la mano [Raymond W.], los cuales se basan en varias cuerdas atadas a distintas partes de la mano que mueven varios potenciómetros situados en la muñeca, consiguiendo así modelizar el movimiento de la mano en tres dimensiones. Existen otras soluciones que pueden aplicarse en más articulaciones [Giovanni L.], los cuales utilizan diversos goniómetros electrónicos con varios ejes acoplados mecánicamente para, por ejemplo, poder medir la flexo-extensión del codo a la vez que se detecta también la prono-supinación de la mano.
En resumen, los goniómetros e inclinómetros existentes
actualmente presentan los siguientes inconvenientes:
-
Goniómetros e inclinómetros muy básicos y poco precisos, basados en escalas milimetradas y "niveles de burbuja", respectivamente. -Uso de potenciómetros en goniómetros electrónicos, los cuales presentan baja repetitividad en las mediciones tomadas al sobrecalentarse
y verse afectados por la temperatura.
-
Uso de giroscopios o acelerómetros de 1 ó 2 ejes en los inclinómetros electrónicos, los cuales tienen limitaciones para realizar medidas en varios planos (cabeceo, balanceo, guiñada, etc.).
-
Dispositivos que combinan goniómetros e inclinó metros, pero siendo dichos inclinó metros de burbuja, no aplicados al campo médico. -Imposibilidad de dichos dispositivos para enviar los valores de
ángulos y/o inclinaciones vía inalámbrica a un ordenador.
DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN
Mediante la presente invención se resuelven los inconvenientes anteriormente citados proporcionando un dispositivo de evaluación postural, de especial aplicación en diagnósticos médicos para la medida de ángulos y/o inclinaciones entre distintas superficies o articulaciones del cuerpo humano, pudiendo emplearse también dicho dispositivo con fines industriales, destacando fundamentalmente por combinar en un mismo encapsulado un goniómetro y un inclinómetro electrónicos, donde para realizar la medida de ángulos (función goniómetro) se emplea un encoder magnético, mientras que para la medida de inclinaciones (función inclinómetro) se emplea un aceleró metro de tres ejes.
Dicho dispositivo permite obtener una mayor repetitividad y
precisión en las medidas realizadas respecto a los aparatos existentes,
además de permitir una toma de medidas en un mayor número de planos,
tales como cabeceo, balanceo, giro vertical u horizontal.
El dispositivo de evaluación postural, objeto de la presente invención, es del tipo que comprende dos brazos superpuestos, articulados entre sí por uno de sus extremos, de manera que es posible realizar un desplazamiento giratorio de un brazo respecto del otro, destacando por comprender adicionalmente:
un goniómetro electrónico dispuesto en el interior de uno de los
brazos, adaptado para medir el ángulo existente entre los dos
brazos, un inclinómetro electrónico dispuesto igualmente dentro de uno
de los brazos, que mide la inclinación del dispositivo objeto de
invención en hasta tres planos de orientación diferentes, un dispositivo de alimentación interna, adaptado para
proporcionar al goniómetro e inclinómetro la energía necesaria
para su funcionamiento. consistiendo preferentemente en una
batería recargable,
un sistema de control, dispuesto en el interior de uno de los
5
brazos, que procesa y gestiona la informacíón procedente del
goniómetro y el inclinómetro, y
una pantalla digital conectada al sistema de control , siendo
preferentemente una pantalla de LeO, en la cual se muestran
los valores del ángulo y/o inclinación medidos.
10
Preferentemente, el goniómetro electrónico está basado en un
encoder magnético alojado en el interior de uno de los brazos del
dispositivo objeto de invención, mediante el cual se consigue una mayor
repetitividad y exactitud de las medidas de ángulos realizadas. El
15
funcionamiento de dicho encoder magnético se basa en la detección de la
variación de un campo magnético producido por un imán situado en el
interior del brazo que no tiene encoder magnético, de tal manera que al
girar dicho imán solidariamente con el brazo, un polo del imán se aleja del
encoder magnético mientras que el otro se acerca, provocando esto una
2 O
variación de campo magnético que es detectada por el encoder magnético.
Por su parte, el inclinómetro consiste preferentemente en un
acelerómetro de tres ejes, el cual permite la toma de medidas en hasta tres
planos o dimensiones diferentes, pudiendo analizar ángulos de inclinación
25
en movimientos de "cabeceo", "balanceo", giros verticales u horizontales del
dispositivo objeto de invención . Básicamente, lo que hace este
acelerómetro de tres ejes es determinar la componente de la aceleración
provocada por la gravedad que actúa sobre el dispositivo, y a partir de esto
es capaz de medir la inclinación del dispositivo objeto de invención.
Preferentemente se dispone adicionalmente de unos botones de
control mediante los cuales un usuario puede acceder y seleccionar las distintas opciones de medida, los cuales se describirán en detalle más
adelante.
Además, se contempla la posibilidad de poder enviar los valores de
los ángulos o inclinaciones obtenidos con el dispositivo objeto de invención en un ordenador o equipo electrónico cualquiera que esté
adaptado para el intercambio de datos, ya sea de forma cableada, mediante un conector USB, conector DC o similar; o de forma inalámbrica mediante la incorporación de un módulo de comunicaciones inalámbricas
dispuesto en el interior de uno de los brazos.
Se ha previsto igualmente que el dispositivo objeto de invención
disponga de unos LEOs de iluminación, los cuales permiten dar aviso al
usuario de la ocurrencia de diferentes eventos, como por ejemplo, batería
agotada o recargando, transferencia de datos, etc.
DESCRIPCiÓN DE 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, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha
representado lo siguiente:
Figura l.-Muestra una vista superior del dispositivo de evaluación
postural objeto de invención, en la cual se aprecia al dispositivo
3 O empleándose como goniómetro, con sus dos brazos formando un ángulo que es el que se desea medir.
Figura 2.-Muestra diferentes vistas del dispositivo empleándose como inclinómetro, donde se aprecian sus dos brazos en posición cerrada, presentando dicho dispositivo movimientos de cabeceo, alabeo y giro vertical.
REALIZACiÓN PREFERENTE DE LA INVENCiÓN
De acuerdo con una realización preferente de la invención, mostrada en la figura 1, el dispositivo de evaluación postural (1) comprende dos brazos (2, 2') superpuestos, articulados entre si por uno de sus extremos, de forma que es posible realizar un desplazamiento giratorio de un brazo (2) respecto del otro brazo (2'), destacando fundamentalmente por comprender:
un goniómetro (3) electrónico dispuesto en el interior de uno de
los brazos (2), basado en un encoder magnético adaptado para medir el ángulo existente entre los dos brazos (2, 2'), un inclinómetro (4) electrónico dispuesto igualmente dentro de uno de los brazos (2, 2'), consistente en un acelerómetro de tres
ejes que mide la inclinación del dispositivo evaluación postural
(1) en hasta tres planos (10, 11, 12) de orientación diferentes, cabeceo, balanceo y giro vertical, tal y como se representa en la
figura 2, un dispositivo de alimentación (5) interna, que en la presente
realización consiste en una batería recargable que alimenta al
goniómetro (3) yal inclinómetro (4), un sistema de control (6), dispuesto en el interior de uno de los
brazos (2, 2'), que procesa y gestiona la información procedente
del goniómetro (3) y el inclinómetro (4), una pantalla (7) de LeD conectada al sistema de control (6), en
la cual se muestran los valores del ángulo y/o inclinación
medidos, y unos botones de control (8), en esta realización son dos,
mediante los cuales un usuario puede acceder a las distintas opciones de medida.
Dicho encoder magnético detecta la variación de campo magnético
producido por un imán (13), mostrado en la figura 1. Esta variación del
campo magnético es producido como consecuencia de la separación
progresiva de los brazos (2, 2') a medida que éstos van girando, de manera que uno de los polos del imán (13) quedará más próximo al encoder magnético, mientras que el otro polo estará más alejado.
De acuerdo con una realización preferente, existen tres modos de obtención de medidas:
Medidas estándar: el usuario toma las medidas del ángulo y/o
inclinación, y éstos son mostrados instantáneamente en la
pantalla (7) digital.
Medidas relativas: el usuario puede obtener medidas comprendidas entre dos ángulos de posición o inclinación
determinados, por ejemplo, es posible medir un ángulo
comprendido entre una superficie que está a 102 Y otra que se encuentra a 302 , dando un ángulo resultante de 202.
Medidas ciegas: permite guardar de forma rápida y sencilla las medidas realizadas, guardando automáticamente dichas
medidas tras pulsar uno de los botones de control (8), sin que
éstas sean mostradas en la pantalla (7). Una vez que el usuario ha terminado de registrar medidas, puede proceder a observarlas en dicha pantalla (7) tras el accionamiento del otro botón de control (8).
Asimismo, el dispositivo de evaluación postural (1) permite guardar
o enviar los valores obtenidos de ángulos y/o inclinaciones, en un
ordenador o equipo electrónico cualquiera que esté adaptado para el
intercambio de datos, ya sea de forma cableada, mediante un conector
USB, un conector OC, o similar; o de forma inalámbrica mediante la incorporación de un módulo de comunicaciones inalámbricas (9),
mostrado en la figura 1, dispuesto igualmente en el interior de uno de los
brazos (2, 2').
Para este último caso de envío de datos de forma inalámbrica: se dispone de diferentes modos de envío:
Individual: se envía un único valor del ángulo o de la inclinación
tomada.
En conjunto: se envían conjuntamente el valor del ángulo y de la inclinación.
Envío de datos en "crudo": envía el valor de la aceleración, tal y como es leída por el aceleró metro de tres ejes del inclinó metro (4), para que el ordenador extraiga más información a partir de
ella. Asimismo, se puede enviar a la vez el valor del ángulo
existente entre los brazos (2, 2') del dispositivo, empleándose éste en función goniómetro (3).
Por último, en la figura 1 se aprecia que el dispositivo de
evaluación postural (1) dispone adicionalmente de un botón de
encendido/apagado (14) para su puesta en funcionamiento o desactivación.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Dispositivo de evaluación postural (1) que comprende dos brazos (2, 2') superpuestos, articulados entre si por uno de sus extremos, de forma que es posible realizar un desplazamiento giratorio de un brazo (2) respecto del otro brazo (2'), caracterizado porque comprende adicionalmente:
    un goniómetro (3) electrónico dispuesto en el interior de uno de
    los brazos (2, 2'), adaptado para medir el ángulo existente entre
    ellos,
    un inclinómetro (4) electrónico dispuesto igualmente dentro de
    uno de los brazos (2, 2'), que permite medir la inclinación del
    dispositivo evaluación postural (1) en hasta tres planos (10, 11 ,
    12) de orientación diferentes,
    un dispositivo de alimentación (5) interna, que alimenta al
    goniómetro (3) yal inclinómetro (4), un sistema de control (6), dispuesto en el interior de uno de los brazos (2, 2'), encargado de procesar y gestionar la información procedente del goniómetro (3) yel inclinómetro (4), y una pantalla (7) digital conectada al sistema de control (6), en la
    cual se muestran los valores del ángulo y/o inclinación medidos.
  2. 2.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación
    1, caracterizado porque el goniómetro (3) electrónico está basado en un
    encoder magnético.
  3. 3.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación 1,
    caracterizado porque el inclinómetro (4) electrónico consiste en un
    acelerómetro de tres ejes.
  4. 4.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación 1,
    caracterizado porque comprende adicionalmente unos botones de control (8),
    mediante los cuales un usuario puede acceder a las distintas opciones de
    medida.
  5. 5.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente un módulo de
    comunicaciones inalámbricas (9) mediante el cual es posible el envío de los
    valores de ángulos y/o inclinaciones obtenidos hasta un ordenador o equipo 10 electrónico similar adaptado para el intercambio de datos.
  6. 6.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación 1,
    caracterizado porque comprende un conector para acoplar un cable adaptado
    para su conexión a un ordenador, en el que el conector se selecciona entre un
    15 conector USB y un conector OC.
  7. 7.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente un botón de
    encendido/apagado (14) para su puesta en funcionamiento o desactivación.
  8. 8.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de alimentación (5) es una batería recargable.
    25 9.-Dispositivo de evaluación postural (1) de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado porque la pantalla (7) es una pantalla (7) de LCD.
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